## 배경 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 백신의 성공으로 메신저 리보핵산(mRNA) 기술은 바이오 의약품 개발의 핵심 주역으로 자리매김했다. 신속한 생산 속도와 우수한 효능, 뛰어난 경제성을 인정받아 차세대 치료 플랫폼으로 주목받는다. 하지만 극복해야 할 장벽이 존재한다. 합성 과정에서 불가피하게 섞여 드는 불순물 문제다. 시험관내 전사(in vitro transcription, IVT) 공정에서는 목표한 단일가닥 mRNA 외에도 다양한 부산물이 발생한다. 미반응 캡(Cap) 구조나 뉴클레오사이드 삼인산(NTP), 주형 DNA, 정제되지 않은 효소가 대표적 예다. 이 가운데 이중가닥 RNA(double-stranded RNA, dsRNA)는 치료 효능을 무력화하는 주범으로 지목된다. 몸속 면역 체계를 잘못 건드려 염증을 유발하기 때문이다. 더불어 mRNA가 단백질을 만드는 과정까지 억제한다. 결국 안전하고 효과적인 mRNA 치료제를 상용화하기 위해 dsRNA 제거 공정이 핵심 연구 주제로 부상한 이유다. ## 핵심 발견 dsRNA 제거 전략은 크게 두 가지 흐름으로 나뉜다. 이미 합성된 혼합물에서 dsRNA를 걸러내는 사후 분리 방식과, 합성 단계부터 dsRNA 생성을 원천적으로 차단하는 사전 억제 방식이다. 이번 리뷰는 각 기술의 작동 원리와 장단점을 체계적으로 비교 분석했다. ### 사후 분리: 크로마토그래피와 셀룰로오스 필터의 협업 이미 완료된 IVT 반응물에서 dsRNA를 분리하는 대표적 기술로 역상 고성능 액체 크로마토그래피(Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography, RP-HPLC)와 셀룰로오스(Cellulose) 기반 정제법을 들 수 있다. 이 중 RP-HPLC는 소수성 차이를 감지해 단일가닥 mRNA와 dsRNA를 고해상도로 분리해낸다. 다만 정제 과정에서 다량의 유기용매를 소모하는 데다 대량 생산 공정으로 확장하기 어렵다는 단점이 지적됐다. 반면 셀룰로오스 기반 정제법은 비용 대비 효율이 뛰어나 대안으로 꼽힌다. 특정 완충액 조건에서 셀룰로오스가 dsRNA에만 선택적으로 결합하는 성질에 기반했다. 독성 유기용매를 쓰지 않고 친환경적인 방식으로 대용량 mRNA를 정제할 수 있어 산업적 가치가 매우 높은 기술이다. ### 사전 억제: 효소 개량과 반응 조건 최적화 합성 과정 자체에서 dsRNA 발생을 최소화하려는 시도도 활발히 전개되고 있다. 가장 대표적인 분야는 DNA 정보를 RNA로 전사하는 중합 효소를 개량하는 연구다. 예컨대 T7 RNA 중합효소의 돌연변이체를 설계함으로써 비정상적인 전사 활동을 억제하고 dsRNA 합성을 미연에 방지한다. 반응 용액에 무질서화제(Chaotropic agent)를 첨가하는 방법도 주목받았다. 수소 결합을 약화시키는 물질을 투입하면 상보적 RNA 가닥끼리 서로 결합하는 현상이 자연스럽게 차단된다. 자성 비드(Magnetic bead)를 투입해 주형 DNA나 목적 mRNA만 선택적으로 수확하는 정제 기술도 활발히 이용되는 추세다. 더 나아가 DNA 주형의 3' 말단 서열을 미세 조정하거나 mRNA 분자의 2차 구조 형성을 방해하도록 염기 서열을 설계하는 분자 최적화 기법까지 도입됐다. ## 의미와 전망 dsRNA 제거 기술의 발전은 향후 mRNA 치료제의 안전성과 효능을 크게 끌어올릴 핵심 열쇠다. 고순도 mRNA 생산이 가능해지면 백신뿐 아니라 암 치료제, 유전자 교정 등 정밀 의료 영역으로 mRNA 플랫폼을 넓힐 수 있다. 불필요한 면역 유도 부작용이 줄어들면 투여 용량을 안전하게 늘릴 수 있고, 환자가 겪는 신체적 부담도 가벼워진다. 그러나 대규모 상용화 단계로 진입하려면 극복해야 할 난제가 많다. 실험실 중심의 기존 정제 기술을 대규모 생산 라인에 그대로 이식하기 까다롭기 때문이다. 일례로 크로마토그래피 공정은 설비 투자 비용이 크고 정제 속도가 더디다는 약점이 부각된다. 따라서 저비용 고효율을 실현하는 연속 정제 공정 개발과 표준화 가이드라인 마련이 선결 과제로 꼽힌다.