“RNA 치료제, 이제는 간 밖 전달로”…세포 표적·실제 작용 검증 관건

단 피어 텔아비브대학교 교수, 종양 동물모델서 PLK1 편집률 각각 84%·91% 김정환 영남대학교 조교수, 단백질 코로나·표면 리간드 활용한 간 외 전달 전략 제시 임형준 포트래이 최고과학잭임자, 공간전사체·MRI로 입자 분포와 기능적 전달 구분 강조

(왼쪽부터) 임형준 서울대학교 부교수 겸 포트래이 최고과학책임자, 김정환 영남대학교 약학대학 조교수.©약업신문=허지수 기자

임형준 서울대학교 부교수 겸 포트래이 최고과학책임자가 '월드 RNA 기반 치료제 및 백신 서밋 2026’에서 발표하고 있다.©약업신문=허지수 기자

RNA 치료제의 지질나노입자(LNP) 전달 기술이 진화하고 있다. 기존 간 중심의 전달을 넘어 특정 장기와 세포를 정밀하게 표적하는 추세다. 다만 나노입자가 특정 조직에 축적되더라도 실제 치료 작용이 나타나는 위치와 일치하지 않을 수 있어, 전달체 설계와 생체 내 평가 기술을 함께 발전시켜야 한다는 제언이다.

이 같은 논의는 10일 그랜드 하얏트 인천에서 열린 '월드 RNA 기반 치료제 및 백신 서밋 2026(World RNA-Based Therapeutics & Vaccines Summit)’의 사전 워크숍 'Drug Delivery'에서 나왔다. 단 피어(Dan Peer) 텔아비브대학교 교수, 임형준 서울대학교 부교수 겸 포트래이 최고과학책임자(CSO), 김정환 영남대학교 약학대학 조교수가 표적 LNP 설계와 평가 전략을 발표했다. 피어 교수는 사전 녹화 영상으로 참여했다.

RNA 치료제 시장 연평균 10.5% 성장…주목해야 할 글로벌·국내 기업은

RNA 치료제는 메신저RNA(mRNA), 작은간섭RNA(siRNA), 안티센스 올리고뉴클레오타이드(ASO) 등을 활용해 단백질 발현을 유도하거나 질병 관련 유전자 발현을 조절하는 치료 기술이다. 감염병과 희귀질환을 넘어 암·심혈관·대사질환 등으로 개발 영역이 확대되고 있다.

시장조사기관 포춘비즈니스인사이트에 따르면 글로벌 RNA 치료제 시장은 2026년 184억4000만 달러에서 연평균 10.5% 성장해 2034년 409억8000만 달러에 이를 전망이다. 이러한 성장 전망 속에서 표적 조직으로 RNA를 전달하는 LNP와 GalNAc 접합 기술 등 전달 전략의 중요성도 커지고 있다.

글로벌 기업 중 모더나와 바이오엔텍은 mRNA 백신·항암 치료제를, 앨나일램은 siRNA 치료제를, 아이오니스는 ASO 치료제를 개발하고 있다. 국내에서는 에스티팜이 올리고뉴클레오타이드 CDMO와 자체 LNP 플랫폼을, 올릭스가 siRNA 기반 대사질환 치료제를, 알지노믹스가 RNA 치환효소 기반 치료제를 개발 중이다.

항체 표적 LNP, 암세포 유전자 편집률 91%…세포 선택성이 핵심

단 피어 교수는 LNP에 항체 등 표적화 물질을 결합해 특정 세포로 RNA를 전달하는 전략을 소개했다. 그는 “항체를 LNP 표면에 직접 결합하는 방식은 결합 방향을 균일하게 제어하기 어렵다”며 항체의 Fc 부위를 활용해 결합 방향을 조절하는 ASSET 플랫폼을 제시했다. 표적 수용체와 결합하는 항체 부위의 접근성을 확보해 세포 선택성을 높이려는 설계다.

피어 교수 연구진이 2020년 발표한 연구에서는 CRISPR/Cas9를 탑재한 LNP로 세포분열 관련 유전자 PLK1을 표적했다. 교모세포종 세포와 난소암 세포를 대상으로 한 시험관 내 실험에서 유전자 편집률은 각각 84%, 91%로 나타났다.

별도의 종양 동물실험에서는 교모세포종 모델의 뇌 내 투여에서 최대 약 70%, 난소암 모델의 항체 표적 LNP 복강 내 투여에서 최대 약 80%의 유전자 편집률이 보고됐다. 연구진은 종양 성장 억제와 생존 개선도 관찰했지만, 이는 모두 전임상 결과로 인체에서 효능과 안전성이 확인된 것은 아니다.

피어 교수는 “전달체의 이온화 지질 구조와 표면 표적화 물질뿐 아니라 체내 단백질과의 상호작용, 엔도솜 탈출이 전달 효율에 영향을 미친다”고 설명했다. 또한 “입자 크기와 분산도, RNA 품질, 지질 조성을 분석해 제형의 재현성을 확보해야 한다”고 강조했다.

간 지향성 넘어 세포 표적화…리간드·지질 조성·국소투여 검토

김정환 조교수는 LNP의 강점이자 한계로 간 지향성을 지목했다. 그는 “혈액 내에서 LNP에 결합한 아포지단백질 E(ApoE)가 간세포의 저밀도지단백 수용체(LDLR)와 상호작용해 세포 내 흡수를 촉진한다”고 설명했다. 기존 연구에서는 ApoE 또는 LDLR이 결핍된 동물모델에서 간 내 RNA 전달 효율이 감소하는 결과가 보고됐다.

또한 간 밖으로 전달 범위를 넓히기 위한 전략으로는 항체·펩타이드·당류 등 표적 리간드를 LNP에 부착하거나, 지질 조성을 바꿔 혈액 단백질이 입자 표면에 형성하는 '단백질 코로나'를 조절하는 방법을 제시했다.

김 조교수는 “안구 등 직접 투여가 가능한 조직에서는 국소투여가 전신투여의 대안이 될 수 있다”고 설명했다.

조직 축적과 발현은 별개…공간전사체·MRI 평가 병행

임형준 부교수는 “조직 전체의 평균 나노입자 축적량만으로는 실제 전달이 효율적으로 이루어졌는지 충분히 설명하지 못한다”고 지적했다. 종양에서는 혈관 밀도나 표적 단백질 발현만으로 실제 입자 분포를 설명하지 못하는 영역이 관찰됐기 때문이다.

임 부교수는 조직 내 전달체 위치와 세포 유형, 유전자 발현을 동일 좌표에서 비교하는 공간전사체 분석을 소개했다. 2026년 발표한 당화 알부민 나노전달체 연구에서는 갈락토스 결합 전달체가 간세포에, 만노스 결합 전달체가 쿠퍼세포에 상대적으로 많이 분포하는 차이를 확인했다.

연구진은 이러한 정보를 활용해 만노스 결합 전달체로 종양 관련 대식세포를 표적하는 실험도 진행했다. 이는 LNP가 아닌 알부민 전달체를 대상으로 한 전임상 연구다.

또한 산화철 나노입자를 탑재한 LNP를 자기공명영상(MRI)으로 관찰해 엔도솜 탈출 과정을 추적한 연구를 제시했다. MRI에서 측정한 R2 신호와 전자현미경으로 확인한 엔도솜 내 입자 잔존 빈도 사이에서 높은 선형 관계(R²=0.95)가 확인됐다. 이 결과는 세포 내 전달 단계를 영상으로 평가할 가능성을 보여준다.

임 부교수는 “나노입자의 장기 도달과 세포 내 흡수, 엔도솜 탈출, 단백질 발현을 각각 구분해 분석해야 전달 과정의 병목 지점을 파악할 수 있다”고 강조했다.

세 발표는 RNA 전달체의 경쟁력이 표적 장기 축적률만으로 결정되지 않는다는 점을 보여줬다. 향후 임상 적용을 위해서는 세포 선택성과 세포 내 기능적 작용을 구분해 평가하고, 반복투여 독성과 제형의 제조 일관성까지 검증해야 한다.

김정환 영남대학교 약학대학 조교수가 '월드 RNA 기반 치료제 및 백신 서밋 2026’에서 발표하고 있다.©약업신문=허지수 기자

'월드 RNA 기반 치료제 및 백신 서밋 2026’ 현장.©약업신문=허지수 기자