빛내리 교수, mRNA 백신의 체내 작동 원리 최초 규명: 코로나 팬데믹 종식에 기여한 혁신적 연구
mRNA 백신은 코로나19 팬데믹을 종식시키는 데 중요한 역할을 한 혁신적인 기술입니다. 그런데 그동안 mRNA 백신이 어떻게 세포 내로 유입되고, 그 후에 어떻게 작동하는지에 대한 세부적인 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았습니다. 이번에 김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단장이 이끄는 연구팀이 세계 최초로 이 mRNA 백신의 체내 유입과 작동 원리를 규명했습니다.
연구 배경: mRNA 백신의 작동 원리
mRNA 백신은 기존의 백신들과 달리, DNA의 유전 정보를 복사한 mRNA를 세포에 주입하여 면역 반응을 유도하는 방식입니다. 코로나 백신도 이 원리를 이용하여 바이러스 단백질을 만들어 항체를 생성하고, 그 결과 우리 몸이 바이러스를 인식하고 방어할 수 있도록 합니다. 기존의 백신 개발 방식은 10년 이상 걸렸으나, mRNA 백신은 개발 기간을 단 11개월로 단축시켰습니다.
그러나 그동안 mRNA 백신이 어떻게 세포 내로 들어가고, 그 후 세포 내에서 어떻게 작용하는지에 대한 구체적인 메커니즘은 밝혀지지 않았습니다. 특히 mRNA 백신이 세포 내로 유입되는 과정, 면역 체계에서의 반응, 그리고 mRNA의 안정성과 효능 유지는 중요한 연구 과제였습니다.
김빛내리 교수 연구의 핵심 내용
김빛내리 교수 연구팀은 mRNA 백신이 세포 안으로 어떻게 유입되고, 그 기능을 유지하거나 저해하는 요인은 무엇인지에 대해 연구를 진행했습니다. 연구팀은 유전자 가위 기술을 이용하여 약 2만 개의 유전자를 하나씩 제거하는 방식으로 mRNA 백신의 체내 작용 메커니즘을 밝혀냈습니다.
- mRNA의 세포 내 유입 촉진 물질 발견 연구팀은 mRNA가 세포에 유입되는 과정에서 ‘황산 헤파란’이라는 당단백질이 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했습니다. 황산 헤파란은 세포 표면에 존재하며, mRNA가 세포 내로 유입되는 것을 돕는 중요한 물질로 밝혀졌습니다.
- mRNA의 방출과 작동 원리 mRNA는 세포 내의 소포체로 들어가고, 이후 V형 ATP 가수분해효소(V-ATPase)가 소포체의 막을 파괴하여 mRNA가 세포질로 방출됩니다. 이를 통해 mRNA가 단백질 합성을 촉진할 수 있도록 합니다.
- mRNA의 분해를 저해하는 물질 발견 또 다른 중요한 발견은 TRIM25라는 단백질이 mRNA를 침입자로 인식하고 이를 분해하는 역할을 한다는 것입니다. 하지만 염기 변형된 mRNA는 TRIM25의 공격을 피하면서 정상적으로 단백질을 생성할 수 있음을 확인했습니다. 이로써 코로나 백신이 면역 체계를 회피하고 효과적으로 작동하는 원리가 규명되었습니다.
연구의 의의: '게임 체인저'가 될 연구
이번 연구는 mRNA 백신의 상용화를 앞당길 중요한 진전을 이룬 연구로 평가됩니다. 김빛내리 교수는 이 연구를 통해 mRNA 백신의 효율성과 안정성을 높일 수 있는 이론적 기반을 마련했으며, 이는 차세대 백신 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 기대됩니다. 특히, mRNA의 체내 유입과 효능 유지 문제를 해결함으로써, 다양한 질병에 대한 mRNA 백신의 개발 가능성을 열어주었습니다.
김빛내리 교수님의 노벨상을 응원합니다.