화이자 백신 核心 ‘나노 傳達體’ 新素材開發競爭 ‘후끈’

東亞日報
入力 2021年 8月 30日 03時 00分

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精巧한 所在-製造技法確保重要
競爭力提高 위해 政府支援切實

단백질이나 핵산 등 약물을 세포 안까지 나를 수 있는 지질나노입자의 상상도. 오유경 서울대 약학대학장 제공 — 蛋白質이나 核酸等藥물을 細胞 안까지 나를 수 있는 地質나노粒子의 想像도. 오유경 서울대 藥學大學腸提供

美國 화이자와 獨逸 바이오엔테크가 開發한 新種 코로나바이러스 感染症(코로나19) 백신이 23日(現地時間) 美國食品醫藥局(FDA)의 正式承認을 받았다. 코로나19 백신이 FDA 正式承認을 받은 건 화이자 백신이 처음이다. mRNA(메신저 리보핵산) 方式의 이 백신은 豫防效果가 91%에 이르고 다른 感染病에 適用하기 容易하다는 評價를 받고 있다. 祕訣은 抗體를 形成하는 遺傳物質(核酸)을 細胞 안까지 安全하게 配達하는 地質 나노粒子에 있다. 나노 傳達體는 次期 백신이나 遺傳子治療劑開發에도 核心技術로 評價받고 있어 效果를 改善하기 위한 關聯硏究가 한창이다.

DNA나 mRNA 같은 核酸은 細胞 안에서 蛋白質의 合成過程을 통해 遺傳子를 發現시킨다. 하지만 核酸만 몸에 注射할 境遇血流에서 異物質로 認識한 分解酵素의 攻擊을 받아 없어지거나 設令細胞까지 到達하더라도 몸집이 커서 細胞內部로 浸透할 수 없는 問題가 생긴다.

이에 製藥會社들은 藥물 成分을 細胞 안으로 安全하게 配達할 方案으로 나노 크기의 傳達體를 開發해왔다. 머리카락 數萬分의 1 水準에 不過한 救助에 抗癌劑를 넣으면 癌細胞만 選擇的으로 攻擊하는 抗癌治療劑가 되고 癡呆治療劑를 넣으면 腦에 非正常的으로 쌓인 베타 아밀로이드와 같은 癡呆誘發蛋白質을 없앨 수 있다. 오유경 서울대 藥學大學腸은 “나노 傳達體는 微細한 血管 구멍을 지나 藥물을 傳達하고 製造工程上細菌이 쉽게 걸러지도록 50∼200nm(나노미터·1nm는 10億分의 1m) 크기로 만든다”며 “藥물을 잘 保護하고 生體에 잘 맞고 몸속에서 잘 分解되는 成分으로 構成된다”고 말했다.

現在까지 가장 많이 使用되는 나노 傳達體는 脂質나노粒子다. 藥品의 境遇 1995年美國에서 抗癌劑(독소루비신)를 넣은 製品이 最初로 나왔다. 脂質나노粒子는 여러 種類의 物質을 混合하여 만든다. 最近 화이자와 모더나가 開發한 코로나 백신은 mRNA를 傳達하는 燐脂質과 콜레스테롤의 ‘이온化可能한 地質’에 自然免疫反應을 誘發하는 mRNA를 붙이고 表面에는 血流에서 다른 物質에 달라붙지 않도록 폴리에틸렌글리콜(PEG)이란 物質로 코팅해 體內에 오래 머무를 수 있게 開發됐다. 이렇게 만들어진 脂質나노粒子는 細胞로 들어갈 때 細胞膜에 褓자기처럼 둘렸다가(엔도솜) 弱酸性條件에서 터지면서 mRNA를 내보낸다. 오 學長은 “燐脂質은 毒性이 적고 生分解되는 長點이 있고, 製造工程이 짧고 大量生産이 可能해 向後 바이러스 變異가 일어나도 後續 mRNA 백신을 빨리 開發할 수 있다”며 “하지만 地質이 쉽게 酸敗해 室溫에서 保管·流通이 어렵고, PEG가 過敏反應을 일으킬 수 있다”고 했다.

이에 따라 問題點을 改善할 수 있는 合成高分子 나노 傳達體硏究가 活潑하게 進行되고 있다. 작은 單位體를 反復的으로 結合해 만든 것이다. 강태규 서울大 IBS 나노粒子硏究團博士後硏究員은 “合成高分子 나노 傳達體는 構造와 크기, 이온化特性, 刺戟反應性藥物放出等을 자유롭게 設計할 수 있다”고 說明했다. mRNA 百信用으로는 陰電荷를 띠는 mRNA가 잘 붙도록 陽電荷를 띠는 高分子인 폴리아르기닌과 폴리라이신으로 많이 硏究된다. 하지만 이 材料들은 核酸을 감쌀 만큼 粒子가 커지면 細胞毒性이 커진다는 問題가 있다.

오 學長은 “追後遺傳子編輯이 可能한 遺傳子治療劑도 나노 傳達體에 싣게 될 것”이라며 “이들을 安全하면서도 效果的으로 願하는 곳까지 正確하게 傳達할 精巧한 核心素材와 製造技法을 開發하는 것이 重要하다”고 말했다. 그러면서 “韓國이 이 分野에서 競爭力을 가지려면 나노 傳達體新素材開發에 對한 政府支援이 切實하다”고 덧붙였다.

이정아 동아사이언스 記者 zzunga@donga.com

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