■ mRNA 백신 성능 향상시키는 염기 서열 찾았다.

■ mRNA 백신 성능 향상시키는 염기 서열 찾았다.

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국내 연구진이 mRNA (messenger RNA) 백신과 치료제의 안정성과 성능을 높일 수 있는 새로운 RNA 염기 서열을 발견했다. 바이러스 RNA의 안정성과 단백질 생산을 증가시키는 'RNA 염기 서열'이 발견된 것이다. 기초과학연구원(IBS) 김빛내리 RNA 연구단장 연구팀은 수백 종의 바이러스RNA를 동시에 분석할 수 있는 대량 시퀀싱(sequencing) 기술을 이용해서 RNA 안정성과 단백질 생산을 증가시키는 염기 서열을 발견하고, 이를 ‘K5’로 명명했다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘셀’(cell) 온라인판에 2023년 07월 06일 게재됐다.

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연구팀은 인간에게 감염을 일으키는 것으로 알려진 모든 바이러스의 RNA 서열 정보를 모았다. 편향되지 않은 선별 기준을 적용해서 143종의 대표 바이러스 서열을 선별하고, 각 바이러스 서열은 동일한 길이 (130개 뉴클레오티드)로 잘라 3만 여개의 절편으로 만들었다. 절편을 세포에 넣어 각 바이러스 서열들이 RNA 안정성과 단백질 생산을 증가시키는지 분석했다.

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그 결과, RNA 안정성과 단백질 생산을 증가시키는 역할을 하는 다수의 서열들이 발견됐다. RNA 안정화와 단백질 생산 모두에 기여하는 서열은 16개였다. 그 중, 가장 효과가 뛰어난 서열이 K5였다. K5는 에이치바이러스(Aichivirus)의 3말단 쪽에 위치한 서열이다. 에이치바이러스는 코부바이러스(Kobuvirus) 속 피코나비리데(Piconaviridae) 과에 속하는 바이러스로, 단일 가닥 RNA를 유전체로 갖고 있다. 전 세계에 널리 퍼져있지만, 가벼운 장염 정도만 일으키는 병원성 바이러스이기 때문에 연구에 거의 활용되지 않았다.

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연구팀은 이번 연구를 통해 그동안 연구자들로부터 소외돼 온 K5를 면밀하게 살폈다. 이를 통해 K5 조절 서열이 ZCCHC2-TENT4 단백질 복합체를 이루는 TENT4 단백질을 이용해서 RNA 혼합 꼬리를 생성하고, 이를 통해 RNA의 안정화와 단백질 증가를 이룬다는 사실을 확인했다.

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연구팀은 K5 서열을 바이러스 벡터 (유전자 치료에 사용)에 삽입하는 실험을 진행해서 이 서열의 임상적 활용 가능성도 확인했다. K5를 삽입하자, 바이러스 벡터의 유전자 전달 효과가 크게 증가했다. mRNA (messenger RNA) 백신에 삽입했을 때에는 mRNA가 안정화되고, 장시간 많은 양의 단백질이 생산된다는 점도 확인했다. 이는 K5 서열이 RNA 치료제의 성능을 높일 수 있다는 의미이다.

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기초과학연구원(IBS) 김빛내리 단장은 “K5 서열을 이용해 mRNA 백신과 유전자 치료제의 안정성 및 성능을 높일 수 있을 것이다. 고병원성 바이러스에만 집중하는 기존 접근 방식으로는 이루기 어려운 성과였다. 경미한 바이러스도 향후 심각한 바이러스로 진화할 수 있으므로 편향 없이 다양한 바이러스를 연구하는 것이 중요하다” 라고 말했다.

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