재설계한 운반 RNA, 낭포성 섬유증 모델에서 단백질 기능 회복

재설계한 운반 RNA가 낭포성 섬유증의 실험실 및 전임상 모델에서 온전하고 기능을 갖춘 단백질의 생성을 회복시켰다. 같은 유형의 유전적 오류를 공유하는 여러 유전 질환의 치료를 향한 초기 가능성을 제시한 것이다.

토론토대학교 연구진은 유전 정보에 조기 종료 신호를 삽입하는 ‘넌센스 돌연변이’에 주목했다. 이 돌연변이가 있으면 세포는 길이가 짧아진 단백질을 만들거나 아예 만들지 못한다. 이러한 돌연변이는 유전 질환의 약 11%를 차지하며, 일부 근육 및 신경계 질환을 포함한 수천 가지 질환에서 나타난다.

연구팀은 영향을 받는 유전자마다 별도의 치료법을 개발하는 대신, 단백질 생성 과정에서 아미노산을 운반하는 분자인 운반 RNA를 재설계했다. 재설계한 운반 RNA는 잘못된 종료 신호를 넘어 읽고 올바른 아미노산을 삽입해 세포가 단백질 합성을 마칠 수 있도록 한다. 화학적 변형으로 분자의 활성과 지속성을 높였으며, 용도에 맞게 조정한 지질 나노입자를 이용해 세포 안으로 전달했다.

낭포성 섬유증에서 흔히 나타나는 두 가지 넌센스 돌연변이를 가진 인간 기도 세포 배양 모델에서는 기능성 단백질 수준이 40일 넘게 유지됐다. 기존 치료에 반응하지 않는 환자 유래 조직 오가노이드에서는 이 RNA 접근법과 기존 낭포성 섬유증 치료제를 병용하자 단백질 생성과 물·염류의 이동이 회복됐다.

Science에 발표된 이번 연구는 아직 환자를 대상으로 시험하지 않았다. 연구진은 현재 다른 조직에 맞게 전달 방식을 조정하고 있으며, 향후 흡입 투여 가능성을 염두에 두고 안정적인 분무 제형도 검토하고 있다.