한빛사 인터뷰
- 등록2024-04-22
- 조회1,138
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
IVT mRNA (in vitro transcribed mRNA) 기반의 치료제 및 백신을 개발하기 위해서는, mRNA의 면역 자극 효과를 조절하는 방법이 중요하다고 알려져 있습니다. 세포 내로 전달된 IVT mRNA는 패턴 인식 수용체 (PRR, Pattern Recognition Receptor)에 의해 non-self RNA로 인식되어 선천 면역 반응을 일으키고, 이러한 면역 반응은 세포 번역 (translation) 메커니즘에 억제 신호로 작용하여 IVT mRNA 매개 단백질 발현 효율을 감소시킵니다. 이처럼 면역 반응과 단백질 번역 사이에는 반비례 관계가 존재하기 때문에, mRNA를 적용하고자 하는 목적에 따라 면역 반응과 번역 사이에 필요한 균형을 잘 조절하는 것이 중요합니다. 예를 들어, mRNA를 백신으로 적용하고자 한다면, 번역 의존적 항원 발현을 보장하는 수준으로 면역원성을 부분적으로 감소시키는 데 초점을 맞추는 것이 좋을 것이고, 치료제로써 적용하고자 한다면 면역 반응을 유발하지 않고 충분한 단백질 발현을 위한 번역이 필요할 것입니다.
IVT mRNA의 면역 자극 효과를 조절하기 위하여 mRNA를 화학적으로 변형하는 방법을 주로 사용하는데, 이 방법은 mRNA의 면역원성 특성을 다양한 정도로 조절할 수 있는 기술적 옵션이 제한적이고, 고가의 제조 비용이 필요하다는 점 등의 어려움이 있습니다. 이러한 한계점을 극복하기 위하여, 본 연구에서는 화학적으로 변형되지 않은 IVT mRNA의 면역원성을 조절하는 전략을 개발하였습니다.
일부 비표준 핵산 구조가 PRR의 인식과 활성화를 우회하여 면역 반응을 감소시킬 수 있다는 연구를 참고하여, 본 연구진들은 IVT mRNA의 3’ 말단에 additional sequences를 도입하고, 이 additional sequencese에 상보적으로 결합할 수 있는 DNA oligo를 디자인하여 annealing하였습니다. 그 결과, IVT mRNA 3’말단에 RNA/DNA chimeric element가 도입된 비표준 핵산 구조를 성공적으로 설계하였고, ACE mRNA (Additional Chimeric Element mRNA)라고 명명하였습니다.
(Son, S., Park, M., Kim, J., & Lee, K. (2024). ACE mRNA (Additional Chimeric Element incorporated IVT mRNA) for Enhancing Protein Expression by Modulating Immunogenicity.?Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany), e2307541. https://doi.org/10.1002/advs.202307541)
결과적으로 ACE mRNA는 RIG-I (Retinoic acid-Inducible Gene I)와 STING (Stimulator of Interferon Genes)을 매개로 한 면역 활성을 제한하여 향상된 단백질 발현 능력을 나타냄으로써 화학적 변형없이도 IVT mRNA의 면역원성을 조절할 수 있는 잠재력을 보여주었고, 이러한 결과는 추후 mRNA 기반의 치료제 및 백신의 안정성과 효능을 향상시킬 수 있을 것이라고 생각합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 경상국립대학교 약학대학 나노바이오의약품 연구실(NanobioPharm. Lab.) 이규리 교수님의 열정적인 지도하에 진행되었습니다.
연구실을 간략하게 소개해보자면, 주요 연구 분야로는 다음과 같습니다.
- 다양한 mRNA 구조체의 설계 및 평가.
- 유전체 편집 및 gene therapy 연구.
- Delivery 전달체 개발. (Lipid, Polymer 등)
- 차세대 백신 개발 및 효능 평가 등.
mRNA를 합성하는 단계부터 세포 실험 및 동물 실험 등의 활발한 연구들을 진행하고 있어, 선두적이고 다양한 molecular biology의 세계를 경험해볼 수 있습니다. 현재 연구원 선생님 2명, 박사과정 2명, 석사과정 3명의 학생들로 구성되어 있으며 교수님의 적극적인 지원으로 국내·외 학회 및 심포지움에 다양하게 참석하여 해당 연구에 대한 견문을 넓히고 있습니다.
그 외, 연구실에 대한 자세한 내용은 아래 사이트를 참고하여 주시길 바랍니다.
https://nanobiopharm.modoo.at/?link=c27zvbpv
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저의 전공은 지금의 연구 분야와 상이하였기 때문에, biology에 대한 지식이 매우 부족한 상태였으나 이규리 교수님의 적극적이고 명쾌하신 지도 덕분에 RNA world에 스며들고 있어서 굉장한 보람을 느끼고 있습니다. 이번 연구를 진행하면서, 섬세한 실험 skill을 배울 수 있었고, 몇 번의 실패 끝에 올바른 방향을 설정할 수 있는 방법을 깨달을 수 있었던 소중한 시간이었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
분자생물학이나 면역학 등의 지식들을 많이 쌓아두면 이 분야의 연구를 진행할 때 무엇보다 좋은 장점이 될 것 같습니다. 그리고 실험을 진행하면서 결론을 도출해내기까지 생각보다 오랜 시간이 걸릴 수도 있습니다. 중간에 포기하지 않고, 실수한 점은 없는지 차근차근 실험 과정을 되짚어보면서, 비슷한 연구들에 대한 논문도 많이 접하다 보면, 자신도 모르게 성장하고 있는 모습을 깨닫게 되실 겁니다. 포기하지 말고 꿈을 위해 도전하세요!
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
남은 박사과정 기간동안 mRNA를 전달하기 위한 새로운 전달체 개발에 대한 연구를 진행하고자 합니다. 또한, 그 결과물이 추후 유전자 치료제 및 백신 분야에 효과적으로 적용될 수 있는 system이 되었으면 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
무엇보다 본 연구를 끝까지 아낌없이 지원해주시고 이끌어주신 이규리 교수님께 감사 인사를 드리고 싶습니다. 교수님의 열정적인 지도 덕분에 전공 지식이 부족했던 제가 포기하지 않고 하루하루 성장해나가고 있는 것 같습니다. 다시 한 번 감사드립니다. 그리고 본 논문에 함께 힘써주신 박민사 선생님, 김진 선생님께도 감사드리고, 부족한 사수 밑에서 함께 으쌰으쌰 해주시는 박초은 선생님, 김소연 선생님, 그리고 김도은 선생님, 송혜승 선생님께도 감사드리며, 더욱 발전하는 연구실이 되도록 저도 더 노력하겠습니다. 마지막으로, 계속해서 연구활동 할 수 있게 적극적으로 응원해주는 남편과 사랑스러운 우리 딸 수아, 어머님과 우리 가족들 모두 감사하고, 사랑합니다.
#mRNA
# Immunogenicity
# Protein expression
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