지노믹트리는 15일 중추신경계(CNS)에 mRNA를 전달할 수 있는 지질나노입자(LNP) 플랫폼 기술을 개발했다고 밝혔다.
지노믹트리는 기존 LNP의 간 축적 문제와 중추신경계 전달 한계를 극복하기 위해 LNP 자체의 지질 조성을 조절했다. 해당 기술은 특허 출원을 마쳤다. 또한 관련 연구논문은 국제학술지 ACS Materials Letters에 게재 승인됐다.
이번 연구에서는 세포막 구성 인지질인 포스파티딜세린(phosphatidylserine, PS)을 도입했다. 연구진은 다양한 함량의 PS가 LNP의 mRNA 전달과 체내 분포에 미치는 영향을 평가했다.
연구 결과, 낮은 함량의 PS를 포함한 LNP는 CNS 관련 세포에서 높은 mRNA 전달 및 발현 효율을 나타냈다. 연구진은 luciferase(Luc) mRNA를 탑재한 LNP를 마우스에 정맥투여했다. 그 결과 PS가 포함된 LNP 투여군에서 PS가 없는 대조군보다 뇌와 척수의 Luc 발현이 높게 나타났다.
특히 적출한 뇌와 척수 조직에서도 Luc 발현이 확인됐다. 이는 전신 투여된 LNP에 탑재된 mRNA가 CNS 조직에 도달한 뒤 실제 단백질로 번역될 수 있음을 확인한 것으로, 전달된 mRNA의 '기능적 발현(functional translation)'을 조직 수준에서 검증했다는 점에서 의미가 있다.
연구진은 PS 함량에 따라 LNP의 체내 분포 특성이 달라지는 현상도 확인했다. PS 함량을 1mol%에서 4mol%로 높였을 때 뇌에서의 mRNA 발현은 감소한 반면 비장에서의 발현은 증가했다. 구체적으로 1mol% PS-PPD-LNP는 4mol% 제형보다 뇌에서 약 1.45배 높은 Luc 발현을 보였다.
반대로 4mol% 제형은 비장에서 약 1.9배 높은 발현을 나타냈다. 이러한 결과는 PS 함량에 따라 CNS와 비장·림프계 조직으로의 LNP 분포 특성이 달라질 수 있음을 보여준다. 특히 낮은 PS 함량에서 확인된 뇌·척수 전달 특성은 CNS 질환을 위한 mRNA 전달에 활용할 가능성을 제시한다.
반면 상대적으로 높은 PS 함량에서 나타나는 비장 및 림프계 조직 지향성은 면역세포로의 mRNA 전달이 중요한 항암 백신(cancer vaccine)과 면역치료 분야로의 활용 가능성을 높일 수 있다.
mRNA 치료제 개발에서 LNP는 mRNA를 체내에서 보호하고 원하는 조직으로 전달하는 핵심 기술이다. 그러나 정맥으로 투여되는 기존 LNP는 주로 간에 축적되는 특성이 있어 간 이외의 조직으로 mRNA를 전달하는 데 한계가 있다.
특히 중추신경계는 혈뇌장벽(BBB)과 혈액-척수 장벽(Blood-Spinal Cord Barrier, BSCB) 등으로 인해 전신 투여를 통한 치료 물질 전달이 어려운 영역으로 알려져 있다.
기존에는 LNP 표면에 항체나 펩타이드 등의 표적 리간드를 결합해 전달을 유도하는 방법이 주로 연구돼 왔다. 하지만 이러한 방식은 제형과 제조 공정이 복잡해질 수 있으며, 생산과 품질관리 측면에서도 추가적인 고려가 필요하다.
지노믹트리 연구진은 별도의 표적 리간드를 추가하는 대신 LNP 자체의 지질 조성을 조절하는 방식으로 접근했다. 연구진은 앞서 기존 LNP의 주요 구성성분인 콜레스테롤을 대체해 진세노사이드 핵심 구조 성분인 protopanaxadiol(PPD) 또는 ginsenoside Rg2를 적용한 독자적인 LNP 조성을 개발하고 관련 특허를 출원한 바 있다.
안성환 지노믹트리 대표는 "이번 연구를 통해 LNP의 지질 조성을 정밀하게 설계함으로써 별도의 표적 리간드 없이 전신 투여 후 뇌와 척수에서 기능적인 mRNA 발현을 유도할 수 있는 가능성을 확인했다"며 "특히 PS 함량에 따라 CNS와 비장·림프계 조직에서 서로 다른 분포 특성이 나타난다는 점은 CNS 질환뿐 아니라 항암 백신과 같은 면역치료 분야로 플랫폼의 활용 범위를 확장할 수 있다는 점에서 의미가 있다"고 말했다.
그는 "향후 CNS 전달 경로와 작동 기전을 보다 구체적으로 규명하고, 치료용 mRNA와 항암 면역치료용 mRNA를 적용한 효능 연구를 통해 다양한 질환에 활용할 수 있는 차세대 핵산치료제 전달 플랫폼으로 발전시켜 나갈 계획"이라고 덧붙였다.
