목 차

1. 서론
  1.1. RNA Therapeutics 개요
  1.2. 동향리포트 목적과 한계
2. 본론
  2.1. Types of RNA(RNA의 종류)
  2.2. Key Applications in Medicine(RNA 치료제 응용)
  2.3. Technological Advancements(기술진보)
  2.4. Regulatory Landscape/Approved drugs(RNA기반 신약규제환경과 승인된 신약들)
  2.5. Market Analysis and key players(시장분석과 신약개발 회사 현황)
  2.6. Case Studies(RNA기반 치료제 사례들)
  2.7. Challenges and Opportunities(도전과 기회)
3. 결론
4. 참고문헌


1. 서론

‘낀 세대’라는 말을 들어보았는지? [1] RNA를 떠올리면 마치 ‘낀 분자’ 같다는 느낌이 먼저 들곤 했다. 아마도 몸속 유전 정보를 전달하는 메신저 역할을 하는 생체 분자로 주로 다뤄져 왔기 때문인지 모른다. DNA라는 유전물질의 설계도가 최종 목적인 단백질로 만들어지는 과정, 잠시 찰나에 필요한 임무를 수행하는 ‘전달자’로서 말이다. 굳이 이유를 찾자면, 세포 내 20%의 비중을 차지하는 단백질에 비해, 1% 정도의 비중 [2]이어서 그런지 그만큼 또는 그보다 못하게 과학자들의 관심을 받아온, 무대의 주연배우 아닌 조연배우로 지내온 과학 역사이고, RNA의 지난 발자취이다.

지난 코로나19로 모든 이들에게 새로 익숙해진 것들 중 하나가 바로 ‘RNA (ribonucleic acid)’란 과학 용어 또는 개념이 아닐까 한다. 다른 말로 ‘RNA vaccine’ 또는 ‘mRNA vaccine’으로 쓰이는 코로나 예방 주사는 몸속 항체가 인식하지 못하는 항원인 스파이크 단백질을, 백신인 mRNA를 통해 (해당 단백질을) 만들어, 인체 내 면역체계에 예방 효과를 가져오게 한다 [3]. 그리고 이제 Thomas R. Cech의 표현처럼, RNA는 무대의 주연배우로서 스포트라이트를 받기 시작했다 [4].

RNA는 DNA와 사촌 관계처럼, 비슷한 구조를 가지며,¹ 유전자 DNA는 RNA를 거쳐 (RNA로 전사되어), protein으로 만들어진다고 (단백질로 발현이 된다고) 알려져 있다 (센트럴 도그마(central dogma [5])). 인간 세포의 유전체 genome DNA 염기 서열을 밝혀 유전자 지도를 작성, 새로운 정보를 얻을 거란 인간게놈 프로젝트가 (1990-2003) 끝난 지 오래인 지금 생각보다 적은 단백질 코딩 유전자 수와 다양한 유전자 기능을 알 수 있었으며, 대략 1% 정도의 유전체 DNA만 단백질로 발현되고, 나머지 대부분은 RNA임을 알 수 있다 (그림 1 참조) [6, 7].²

단백질로 발현되는 코딩 유전자 24,000개와 별개로 (엑손(exon)은 약 200,000개로 알려짐), 나머지 대부분의 DNA는 ‘인트론(intron)’이라 불리며, 이는 전사되어 만들어진 RNA에서 스플라이싱(splicing)을 통해 인트론이 제거된 성숙한 mRNA를 만들게 된다. 이와 같은 현상이 일어나는 것이 인간이 가진 가장 큰 특징이라면 특징이라고 할 수 있다. RNA가 다른 동물이나 기관에 따라 비교적 많은 비율을 차지하는 사실과 생명의 시작(RNA World [8])과 복잡한 인체 내에서 중요한 조절 역할을 할 수 있다는 여러 가지 가변성으로, 생체 분자로서 RNA의 역할은 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 가운데, 새로운 신약개발 추세로 RNA를 고려하여, 폭넓은 응용과 최근 다양한 분야에 영향을 주는 경우가 많아, 이에 대해 대강의 정리를 할 필요로, 본 리포트를 통해 간략히 소개하며 살펴보려 한다.

그림 1. Central Dogma에 따른 DNA, RNA, Protein 합성과 비교: DNA와 RNA의 비교 (T in DNA, U in RNA)와 구조적 차이 (2’-OH (적색) 유무); 단백질로 발현되는 RNA에 비해 대다수 RNA는 비번역, non-coding RNA이다.

1.1.RNA Therapeutics 개요

‘낀 세대’의 ‘낀 분자’란 비유를 들었지만, RNA의 중요성은 따로 강조할 필요가 없다는 판단에 생략한다. DNA가 유전 정보 저장 매체로의 ‘안정성’을 요구받는데 비해, RNA는 여러 가지 임무를 수행하는 만능 일꾼과 같이 다재다능 한 ‘가변성’이 장점이라 할 수 있다. 유전자 발현과 단백질 합성, 그리고 세포 신호에까지 세포 안에 많은 생명 현상 작용들이 RNA를 통하거나 상호 관련되어 일어난다.

이처럼 중요한 RNA지만 장점이 곧 단점과도 같이 여겨져 – flexible 하다는 것이 마치 구조가 존재하지 않는 실타래와 같이 여겨졌다 그리고 ‘불안정’하다는 말이 꼬리표처럼 붙어있다. - 구조가 비교적 쉽고 많이 알려진 단백질 타깃에 비해 ‘표적 치료제’로 이성적 설계도 어려워, 신약 개발 연구에 많은 관심을 받지 못한 감이 있다. RNA therapeutics 치료법은 RNA의 장점을 살려 치료에 이용하려는 방법이다. 다시 말해, RNA 치료제는 RNA를 치료제로 사용하거나 RNA를 직접 표적으로 삼아 기능을 조절하는 의료 치료법이다. (종종 관련 생물 분자와 함께 사용하기도 한다.) 주로 저분자 화합물이나 엔지니어링 된 RNA 분자를 활용하여 다양한 수준의 유전자 발현을 표적으로 삼고 조절하는 의료 치료법이다. 이러한 치료법에는 고유한 작용 메커니즘을 가진 여러 유형들이 있다. (이에 대해 본문에서 다루기로 함.)

이런 RNA 치료제는 유전자와 단백질 사이의 매개체인 RNA를 직접 표적으로 삼아 질병의 근본 원인을 치료할 수도 있어 매우 혁명적이라고 할 수 있다. 가령 질병을 유발하는 유전자에 간섭을 일으켜 해당 단백질의 생산을 줄이거나 차단할 수 있어 돌연변이 유전병 치료에 매우 적합하다. 또한 RNA 편집 기술 방법의 발달로, 질병을 유발하는 돌연변이를 RNA 수준에서 치료를 가능하게 한다. 유전자 자체에 영구적인 변형을 주지 않으며 질병을 다스릴 수 있다는 장점이 있다. 강조하자면, 예전엔 약물로 표적하기 힘들었던 질병 유발 단백질들을 발현 전 단계인 mRNA 단계에서 다루어 보다 쉽게 표적치료를 가능하게 한다.

RNA 치료라는 말 자체가, 이제는, 이미 큰 범위를 내포하고 있어, 조금 더 세밀히 다룰 필요가 있다. 이미 알려진 RNA 치료제들도 있고 (COVID 백신 포함), 기존 치료법으로 풀기 힘들었던 문제들을 손쉽게 다른 메커니즘으로 치료할 수 있다는 가능성에 더해 분자 수준에 새로운 질병 치료의 방법을 제시하여, 현재 개발 중인 약물들도 많고 이보다 더 많은 수의 다양한 개발이 있으리라는 예상이다. (앞으로 의학 분야 발전에 보다 많은 부분을 차지할 것으로 보인다.)

1.2. 동향리포트 목적과 한계

RNA Therapeutics 연구 동향을 살펴보는 이유로 첫째 광범위한 분야의 RNA 연구가 신약개발과 질병 치료에 어떻게 준비되고 연계되어 있는지를 살펴, 둘째, 국내 연구자들 및 일반인들에게 앞으로의 전망을 나누기 위함이고, 무엇보다, 셋째, 홀로 독립된 연구 분야가 아닌 보다 복잡하게 얽힌 생명현상에 RNA의 역할과 기능이 중요함을 강조하기 위함이다.

이 리포트를 쓰는 가장 큰 바람은, 대부분의 과학자들이 그러하듯 70%가 넘는 전문가들이 자신의 분야에만 깊이를 더하는 것을 넘어 조금 더 넓게 보기 위함이고, 다수의 일반인들과 기타 관련자들에게 RNA를 포함 또는 표적으로 삼는 치료제 개발의 새로운 영역을 포괄적으로 소개하고 광고하기 위함이다.

아직 한창 발전하고 있는 분야이고, 국내외 연구진들의 다양하고 수준 높은 논문과 연구 성과들에 비해, 저자의 낮은 이해와 정보 부족으로 인한 한계가 지면의 제한과 더불어 주관적 관점이 함께 할 수 있음에 미리 양해를 구한다.

2. 본론

서론에서 기술하였듯, RNA Therapeutics에 주로 사용되는 것은 기존에 알려진 저분자 화합물과 엔지니어링 된 RNA 분자(engineered RNA molecules)이다. 후자의 경우, RNA가 비교적 안정된 DNA와 비교해 상대적으로 불안하기 때문에 일반 RNA를 쓰지 않는 게 일반적인 현실이다. ³ 응용성 또는 가변성이 좋은 RNA라 여러 가지 종류로 분류되곤 하는데, 이를 먼저 살펴보도록 한다.

2.1. Types of RNA(RNA의 종류)

RNA는 핵(nucleus)과 세포질(cytoplasm) 양쪽 모두에 존재해, 전달자(메신저, messenger)로 알려져 있다. 잘 알려진 mRNA (messenger RNA)는 RNA 중에 사실 5% 정도밖에 되지 않고 (E. Coli.) 나머지 95%를 차지하는 rRNA (ribosomal RNA)와 더불어, tRNA (transfer RNA)가 알려진 때가 1960년 대 전후이다. mRNA, rRNA, tRNA 모두 단백질 합성에 관련되어 있다.

단백질 합성에 관여하지 않는 비번역 RNA, non-coding RNA (ncRNA)⁴ 는 노벨상 수상으로도 알려진 miRNA와 siRNA 등이 있다. 여전히 질량의 비중만으로 무언가를 평가하는 것은 적절하지 않겠지만, 질량에 따라 RNA를 분류하면 왜 단백질을 만드는 세 가지 RNA (rRNA, tRNA, mRNA)가 먼저 주목을 받아왔는지 이해할 수 있다 (그림 2 참조) [9].

그림 2. RNA 수준 추정(mammalian cell): A. 질량 대비 RNA 종류; B. 세포 단위당 RNA 수의 예(위); 세포 단위 당 RNA 밀도(아래), (세포 위치마다 다를 수 있음).

위에서 언급하였듯이, RNA의 종류는 기능과 크기에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 기본적으로 단백질 합성에 관여하느냐 아니냐에 따라 나뉘지만 (주요 3가지 RNA가 이에 해당) 단백질 생산에 관여하지 않지만, 중요한 RNA를 살펴보면 아래 표 1과 같다.

표 1. 비번역 RNA, ncRNA(non-coding RNA)의 종류와 관련 단백질 [10-17]

같은 형식(염기 서열 구조)을 가지나 어디에서, 어떻게, 어떤 조합으로 엮어져 있고 상대하는 생체물질들에 따라 활동 정도가 확연히 다른 RNA는 그 역할에 따라 분류가 된다. 앞으로도 새로운 function이 밝혀지면 새로운 이름의 RNA가 명명될 것이다.

2.2. Key Applications in Medicine(RNA 치료제 응용)

전달자로서의 임무에 더해 다양한 생리적 과정에 중요한 역할을 한다는 것이 알려지고 나서 RNA를 사용한 치료법 개발이 활발하게 진행되고 있다. RNA 치료제는 RNA 분자를 이용해 유전자 발현을 조절하고 질환들을 분자 수준에서 치료하려는 목적과 특징이 있다. 특히 이 분야는 최근 급속도로 발전하였는데 핵심 응용 방법들을 살펴보면 아래와 같다.

특히 RNA 간섭 RNAi 현상을 이용해 표적 mRNA를 분해하거나 단백질로의 복사를 억제하여 유전자 발현을 조절할 수 있다는 것은 매우 큰 장점이다. siRNA나 miRNA를 사용해 유전자 발현을 선택적으로 억제할 수 있기 때문이다. 지금까지 siRNA 치료제로 승인된 약물은 있지만, miRNA나 shRNA 치료제는 아직 승인되지 않은 상황이다. (표 2 참조)

이미 mRNA 백신은 코로나 예방 백신으로 널리 사용되고 있다. 위에 소개한 RNA 간섭이 mRNA를 타깃 한 것이라면, mRNA 치료제는 병을 치료하는 단백질을 몸안에서 직접 생산하는 방식이다. 코로나19를 표적 하는 백신 외에 아직 다른 질병을 치료하는 약물은 승인되지 않은 상황이다. (FDA & EMA 기준)

기존에 널리 알려진 방식으로 ASO (Antisense Oligonucleotide) 치료제가 있다. 합성되어 엔지니어링 된 ASO가 특정 mRNA와 결합하여 억제를 하거나 splicing 등 다양한 작용을 하게 되는 경우이다. 지금까지 아홉 개의 승인된(FDA) 약물들이 있다, 이는 RNA 기반 치료제의 절반에 조금 미치지 않는, 다수를 차지하고 있다.

RNA 치료제는 다양한 질병 치료에 응용될 수 있다. 유전 질환을 일으키는 돌연변이 유전자의 발현을 억제한다거나, 부족한 단백질을 생산하도록 유도할 수 있다는 이점과 암과 만성 질환에 이용할 수 있으며 감염병에 빠른 대처를 할 수 있다는 특징은 이미 확인되었다. 이와 같이 다양한 치료제 개발이 이론적으론 다양하게 가능하나, 아직까지는 그만큼 다양성을 확보하지 못한 상태, 초기 개발 단계라고 할 수 있다. 표적 선정과 비표적 효과(off-target effect), 세포 내 전달 등이 해결해야 할 문제이다 [18].

위의 내용들을 간단히 표로 정리하면 아래 표 2와 같다.

표 2. 다양한 RNA 치료 기법의 작용 기전과 비교

2.3. Technological Advancements(기술진보)

위에서 다룬 RNA Therapeutics의 폭넓은 가능성은 과학기술의 발달로 가능하게 된 것을 다시 한번 상기할 필요가 있다. RNA 자체로 몸속 많은 생체 작용들에 참여를 하지만, 약으로써 사용하기에는 ‘불안전하다’는 인식이 그 개발을 더디게 만든 것도 사실이다. 가령 우리의 손 피부에도 RNA를 분해하는 효소가 다수 존재해 분포하고 있다는 것은 상징적인 예이다. ⁶

개발 역사가 조금 있는 ASO의 경우 Phosphate backbone (PO₄)의 산소 원자 하나를 황 원자(S)로 치환하여 그 안정성을 높이거나, sugar moiety를 변형 또는 base moiety를 변형하여 주로 RNA 분해 효소에 대한 저항성을 높여 안전성을 높이는 방식이 주된 개발의 흐름이었다면, siRNA 치료제의 전달을 위해 개발된 LNP (Lipid nanoparticle)는 긴급한 시기에 mRNA vaccine의 운송 수단으로 바로 사용될 수 있었다 [19].

이러한 기술의 진보와 발달은 지금까지 어렵게 여겨지던 치료제 개발을 앞당길 수 있는 계기를 마련하였다. RNA 치료제 개발의 세분화된 영역들에 과학의 진보가 협력하여 새로운 결과를 도출하고 있는 셈이다. 보다 효과적인 표적 선정, 안정하고 효과적인 치료제 설계와 개발, 효율적인 전달 방법 개발, 보다 정제된 의약품으로 만드는 공정과 RNA 치료제의 근본적인 문제라 여겨지는 ‘음전하를 띄는 분자’의 표적 세포 내 전달에서도 많은 혁신이 일어나고 있으며, 앞으로도 뛰어난 두뇌와 실험들이 공헌할 자리가 충분한 상황이다.

2.4. Regulatory Landscape(RNA기반 신약규제환경과 승인된 신약들)

신약으로 승인을 받으려면 크게 미국 FDA와 유럽 EMA가 비슷하나 조금씩 다른 승인사항들을 요구하고 있다 [20]. 기존 화학 의약품이나 단백질 의약품과 비교해 다른 특징을 가져서, 안전성과 유효성 평가에 새로운 고려 사항이 요구된다.

모든 신약개발이 그러하듯, 규제는 필요하나 과하면 불필요할 경우가 있다. 그래서 복잡하고 긴 승인 과정 대신 희귀(유전) 질병에 RNA 치료제를 개발하는 스타트업들이 도전하는 경우가 많다. 그리고 아래 표 3에서 불 수 있듯이, 작은 규모의 스타트업이나 바이오텍에서 발전시키거나 거대 제약회사와 협력을 통해 처음 또는 중간 과정부터 함께 약품으로 출시하는 경우가 왕왕 있다. 이러한 시너지로 2010년대 중후반부터 승인 약품의 수가 눈에 띄게 증가하기 시작했다는 것은 주목할 필요가 있다.

현재까지 승인된 RNA 기반 약품을 살펴보면 아래의 표 3과 같다. (2025년 3월 28일 기준)

표 3. 승인된 RNA 기반 치료제들(Approved RNA-based Therapeutics)
*RNA가 직접 사용되지 않고 유전 정보를 전달, 치료 단백질을 생산하는 방식
** 최근 승인받은 Amvuttra는 2022년 hATTR-PN 치료제로 최초 승인을 받았고, 2025년 ATTR-CM 치료제로도 승인받은 경우다 (2019년 화이자의 Vyndaqel/Vyndamax(Tafamidis)가 안정제로 승인받은 상황 참조). 참고로 2018년 승인된 Onpattro는 3주마다 IV (intravenous) infusion(정맥주입)을 해야 했고, Amvuttra와 Eplontersen은 subcutaneous injection(피하 주사)을 3달마다 또는 다달이 하면 된다. 

2.5. Market Analysis and key players(시장분석과 신약개발 회사 현황)

북미 지역만 본다면 2023년 129억 달러가 이미 넘어서, 178억 달러의 시장을 2029년에 예상하고 있다. ⁸ 연평균 복합 성장률(CAGR, Compound annual growth rate)이 5.6%로(2024년부터 2034년 ⁹) 예상된다. 대체로 300억에서 많게는 500억 달러의 시장 규모가 예측된다(2030년 또는 2034년 기준) [21-23]. 주요 회사들로는 ASO를 기반으로 꾸준히 명성을 쌓아온 Ionis Pharmaceuticals (Spinraza를 시장에 출시하며 붐을 일으킴)와 siRNA 치료제 개발에 독보적 기술을 쌓은 Alnylam Pharmaceuticals (Onpattro 등 시판)를 우선 꼽을 수 있다. DMD에 활약하고 있는 Sarepta Therapeutics와 COVID 백신 개발의 주역인 Moderna와 BioNTech/Pfizer를 빼놓을 수 없다.

이와 같이 기존의 중대형급의 회사들에 더해 크고 작은 바이오텍과 스타트업들이 그들만의 방법으로 신약개발에 박차를 가하고 있다. Greenlight Biosciences는 RNA-based 살충제 개발에, Omega Therapeutics는 mRNA 기반 후생 의약품 개발에, Arrakis Therapeutics (Roche와 협력)와 Skyhawk Therapeutics (Takeda와 협력), NextRNA Therapeutics (Bayer와 협력) 등은 RNA 표적 저분자 치료제 개발에, Orna Therapeutics는 circular RNA(머크사와 협력), Wave Life Sciences는 ASO와 RNA 편집에, AiRNA, Ascidian Therapeutics, Korro Bio 등은 RNA 편집에 집중하고 있으며, Dicerna Pharmaceuticals나 miRecule, RNAimmune, Carnation Therapeutics 등은 항체를 접목시킨 siRNA와 ASO 개발, HAYA Therapeutics와 RNAissance 등의 구조 기반 RNA 치료제 연구, City Therapeutics, Judo Bio, Switch Therapeutics, Aro Biotherapeutics 등은 siRNA에 집중하고, Translate Bio 등은 mRNA, Ascidian Therapeutics는 CRISPR-based RNA 치료제를 개발하는 등 많은 수의 크고 작은 이름의 회사들로부터 치열한 경쟁과 개발이 펼쳐지고 있다. 최근에는 Atomic AI 등 AI (artificial intelligence)를 접목시켜 RNA 치료제를 개발하는 회사들도 많다. 다양한 회사들의 크고 작은 협력관계를 관심 개발 분야와 묶어 간략히 아래 표 4와 같이 나타내었다. 2023년 기준 RNA기반 치료제 개발 현황을 나타내는 회사 분포도를 그림 3에 함께 한다.

표 4. RNA기반 치료제 개발 글로벌 협력관계

그림 3. RNA Therapeutics Landscape (source: https://sleuthinsights.com/)

2.6. Case Studies(RNA 기반 치료제 사례들)

지난 리포트에 소개된 경우가 있어 갈음한다 [24]. 겸상 적혈구 질환 유전자 치료에 사용되는 CRISPR 유전자 가위 편집 기술에 반드시 필요한 guide RNA, gRNA는 RNA Therapeutics의 또 다른 범주에 속한다. 척추 근육 위축증(SMA, Spinal Muscular Atrophy)의 치료에 엔지니어링 된 올리고 뉴클레오티드, ASO와 mRNA를 AAV9(adenovirus-associated virus serotype 9)를 통해 전달해 SMN, survival motor neuron 단백질을 만드는 방법 등이 모두 RNA와 관련된 치료제 개발이다. DMD, Duchenne muscular dystrophy 질병을 치료하기 위한 PMO, Phosphorodiamidate morpholino oligomer의 방법은 제한적이고 효능에 대한 논란도 아직 있지만, 지금으로선 많지 않게 승인된 치료제로 알려져 있다.

기술의 발전 예만이 아니라 비즈니스 측면에서도 살펴볼 면이 있다면, 거대 제약사의 상생과 경쟁에 있다. 가령, 지금은 단종된 Pegaptanib(상품명 Macugen)라는 aptamer는 처음 연구 개발 회사는 NeXstar Pharmaceuticals라는 회사였다(1990년 대 후반). 이 회사를 거대 제약사인 길리아드가 1999년 인수해 개발권을 가진 상황에서, 다시 Eyetech Pharmaceuticals에게 후기 개발권과 미국 내 판매권을 양도하게 된다. 이후 화이자의 도움으로 Macugen 이란 상품으로 노화 관련 황반 변성(age-related macular degeneration, AMD)이라는 안과 질환을 치료하는 신약으로 FDA의 최종 승인을 얻은 2004년 12월을 지나 다음 해인 2005년, 이 회사는 OSI Pharmaceuticals에 합병되고, 다시 OSI가 화이자에 2010년 합병되게 된다. Anti-VEGF를 효과적으로 치료하는 다른 약물들의 출현으로 서서히 시장에서 고전하던 Macugen은 결국 2021년 무렵 한때 연간 2억 달러의 예상 매출액을 기록하던 신약이었지만 결국 단종하게 되어 더 이상 시장에서 볼 수 없는 약으로 남게 되었다 (표 3 참조).

비단 위의 경우만이 아니라, 많은 신약 개발 스타트업들이 끝까지 신약을 시장에 내놓기까지는 워낙 크고 많은 지원을 필요로 해, 잦은 우여곡절을 겪으며 자의 반 타의 반 더 자양분을 얻어가며 동력을 얻게 되는, 건강한 생태계 환경을 필요로 한다. 물론 보다 깊은 정글의 속성도 함께이겠지만. 이와 같이 다양하고 보다 효과적인 신약개발은 질병을 치료하는 입장에서 부정적인 영향보다 긍정적인 효과가 많다는데 장점이 있다고 할 수 있다.

2.7. Challenges and Opportunities(도전과 기회)

RNA를 사용하는 또는 관련된 치료제 개발을 위해 우리가 간과하면 안 되는 점이 있다. 대부분의 경우 RNA 홀로, 단독으로 생각해서는 안 된다는 것이다. RNA는 음전하를 뛰며, 자유롭게 한 가닥의 형태를 띠는 경우가 많은지라, 주위의 환경과 상호 작용을 하기 쉽다. 그리고 이에 따라 세포 안에서 또는 밖에서 여러 가지 다채로운 생체 현상이 일어난다.

DNA와 상보적인 결합을 하기도 하고, 이에 따라 RNases (Ribonucleases)들을 유혹해 자신을 잘라내기도 하며, RNA와의 결합을 하는 RNA binding proteins들과도 끊임없이 –마치 대화를 나누려는 듯- 부단한 상호 작용을 하는 활발한 분자이다.

이런 RNA와 관련된 치료제 개발에 이러한 이웃관계를 무시한다면, 실험실에서 따로 떼어내 원하는 결과를 얻을 수 있을지는 몰라도, 복잡한 세포 안에서 같은 결과를 보장하기 어렵다는 사실이다. 물론 이에 대한 기초 연구가 뒷받침되어야 하는 것은 애써 강조할 필요 없는 엄연한 사실이며 요구사항이다. 아쉽지만 또한 반갑게도, RNA 연구는 아직 밝혀져야 할 많은 것들이 미지의 가운데 있다 할 것이다.

단연코 이 모든 것들을 완벽히 앎에 앞서, 치료제 개발은 가능한, 최대로 많은 조건들을 염두에 두고 담으려 할 때 최고의 효과를 낼 수 있을 것이다. 가령 안정성과 효율, 효능성 그리고 효과적인 전달과 관련된 생체물질들과의 상호작용들에 대한 고려는 성공적인 신약개발의 중요한 요소가 될 것이다.

RNA를 합성하고 정제하는 과정은 널리 알려져 있지만 또한 주의를 요한다. 100% 순도의 약물은 이상적인 경우라, 함께 포함된 ‘불순물’에 대한 연구와 검사는 신약개발에 필수이다. 게다가 대량으로 약이 쓰이는 임상시험에는 배치마다 성분이 들쑥날쑥 일 수는 없을뿐더러, 체계적인 관리도 필요하다. 다양하고 섬세한 분석방법과 순도 높은 약물을 개발 생산하는 것은, 눈에 잘 띄지 않지만 매우 중요한 부분이다.

3. 결론

언제나 무궁무진한 소재들이 많은 세상에, RNA는 빼놓을 수 없이 중요한 역할을 담당하나, 다만 조금 낯설거나 적게 알려져 왔다. 단백질 치료제, 세포 치료제, 저분자 치료제에 비해 RNA 치료제는 아직 낯설고 생소한 분야로 들린다. 그러나 사실, RNA의 위상과 역할을 생각하면 중요한 한 축임은 따로 다시 강조할 필요가 없어 보인다.

사소하고 우스운 소리지만, 영자 ‘RNA’를 한글 자판으로 입력하면 ‘꿈’이 된다.¹⁰ 이러한 RNA를 이용하거나 표적으로 관련 질병들을 치료하고자 하는 노력은 박테리아와 바이러스와의 전쟁을 비롯, 노화와 다른 질병들을 망라한 ‘질병의 정복’과 치료에 그 궤를 같이 할 것이다. 아직 다만 그만큼의 중요성과 가능성에 비해, 그만큼 발맞추어 발전해 오지 않았을 뿐이다.

지난 리포트에서 바이오텍의 역동성에 대해 간략히 다룬 적이 있다 [24]. 그래서인지, 이런 속성과 맞물려 RNA를 기반으로 하는 많은 크고 작은 바이오텍과 스타트업들이 미래를 위해 꿈틀거리는 소식들을 접할 때가 많다. 본문에서 깊이 다루지는 않았지만, Ionis Pharmaceuticals 경우, ASO의 선구적인 기업으로 많은 연구 성과들을 논문으로 공개하고, 새로운 비즈니스 모델(큰 제약사와 협력 또는 공동연구)을 통해 후발주자들에게 많은 영감과 본보기를 보이며 성장해 왔다. siRNA의 선도 기업인 Alnylam Pharmaceuticals는 수십 년 넘게 학계와 좋은 관계를 유지하며 공동연구와 학회 지원과 참여 등 적극적으로 대외협력을 강화해 왔다. 그리고 이러한 노력들이 결실을 맺었고, 전달체 LNP는 코로나 백신의 빠른 개발을 가져오는데 공헌을 했다.

물론 이러한 성과들 모두, ‘아카데미아’라는 순수 기초 학문 연구의 호기심으로부터 뒷받침해 주고 지탱을 하며 발전해 왔다는 것을 주목해야 한다. 이는 Ribozyme, Ribosome, Telomerase RNA, RNAi, CRISPR RNA, mRNA, miRNA 등 많은 RNA 연구로 ‘꿈’을 좇아 노벨상 수상과 팬데믹을 이겨내는 역할을 해낸 것이다.

여전히 물론 더 많이 연구되고 이해되어야 할 분야이지만, 모든 것을 끝낸 후 치료제를 개발하기보다는 연구와 개발을 동시에 함께 하는 현대의 추세와 상호 협력의 이점은 많은 연구자와 사업가들을 RNA라는 꿈으로 한데 묶어 새로운 내일로 이끌 수 있다. 그만한 가치가 있고 없고는 바로 이 최전선에서 이를 다루는 분들에게 답을 찾을 수 있을 것이다. 지금까지 우리는 몇몇 필요가 있어 보이는 부분들을 간단히 훑어보았을 뿐이다.

유전체의 대부분은 RNA로 만들어져, 1% 정도(로 발현되는)의 단백질에 비해 많은 부분을 RNA가 차지하며, 이는 단백질의 생산 역할뿐 아니라 보다 많고 큰 생체 내 조절인자로서 역할을 의미한다. 이 RNA의 구조적 유연성에 다채로운 임무를 수행하며, 이에 따라 다른 이름들로 불리는 것을 살펴보았다. 지금까지의 초기단계 개발에서는 이러한 각각 RNA의 특성을 최대로 살리는 것이 최대 관심사였다면, 앞으로는 해당 RNA 단독작용을 넘어, 협력해 역할을 수행하는 경우가 대부분인 특성을 살려 관련 생체물질을 함께 고려하는 연구가 이루어져야 할 것이고 (표 1 참조), 이러한 시도들이 오늘 리포트에는 자세히 소개되지 않았지만, 시도 중이다. 또한 ‘개인화된 약물’ 개발을 RNA 치료제는 가능하게 해 줌도 잊지 말아야 한다.

내용도 다양한 RNA의 역할은 이에 부응하듯 역시 다채로운 RNA 기반 치료제들을 낳고 있다. 유전자 편집 가위 치료제(CRISPR)에서도 RNA는 빼놓을 수 없는 guide RNA로 임무를 수행하며, RNA를 편집하는 기술에도 RNA는 또는 엔지니어링 된 RNA는 기술의 핵심이다. 아직 신약 승인을 받지 못했지만 관심을 받고 있는 분야는 ASO와 같은 선택성이 분명한 약물과 (전달의 문제를 해결키 위해) 특정 항체를 결합하여 확실한 효과와 선택적인 전달을 추구하려는 시도는, RNA 기반 약물의 ‘연장성’ 또는 ‘모듈성’을 살린 좋은 시도로, 곧 꿈은 이루어지겠다고 누구나 기대하고 있는 분야이기도 하다.

밝은 미래만 있는 것은 아니다. 아직까지도 많은 스타트업과 바이오텍이 임상에서 혹은 그 전단계에서 실패를 겪었고, 겪고 있다. 대부분 약으로서 효능이 부족하거나 독성이 발견되어 중단되는 경우가 많은데, 효과적인 전달과 순도 높은 약물 개발도 빠뜨리지 말아야 할 중요한 숙제이다.

세계적인 올리고머 생산 CMO 이름 중에 한국에도 이미 엔지니어링 올리고머를 생산하는 회사가 있다, ST Pharm. 분야에서 나름 알아준다. RNA 연구하면 김빛내리 교수님이 쉽게 떠오르는 대한민국이다.¹¹ 다시 말하자면, 수준과 여건은 세계 수준으로 올라와 있다고 할 수 있고, 다만 상대적인 수로 보면 RNA 치료제 개발에는 조금 적거나 편중된 편이라고 할 수 있다.¹² 관련 스타트업과 중소, 대형 제약사들, 벤처 투자사들, 그리고 정부 지자체의 관심과 지원은 보다 효과적인 생태계를 마련해 줄 수 있고, 이를 통해 유니콘 기업이 탄생할 수 있다. 희망의 이름으로, 이만치 뜨거운 관심을 가져준다면 이에 상응하여 많은 발전과 열매가 있지 않을까 싶다. 물론 실패라는 이름은 스타트업에겐 과히 낯설지 않을 이름이기도 하다.

불안정하고, 세포에 들어가기 어렵고, 면역원성이 강하다고 비판받던 RNA 백신이 “세상을 구할 주사”라는 찬사를 받기까지 30년이 걸렸다고 한다 [4]. 이 글을 읽는 누군가가 이 넓고 거친 RNA 치료제 개발의 바다로 나가고자 한다면, 이 30년을 마음에 담는다면 좋겠다. 꿈이 이루어지기까지 최소한으로 필요한 시간일 수 있다. 어쩜 긴 시간 같지만, 어쩜 짧은 시간이기도 하다.

4. 참고문헌

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