์ด์จํ ์ง์ง ๋๋ ธ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๊ฐ๋ฅธ mRNA ์ ๋ฌ ํจ์จ, ํญ์ ๋ฐํ๊ณผ ๋ฉด์ญ๋ฐ์ ๋น๋ก ํต๋ ๊นผ๋ค

๋ฐฐ๊ฒฝ
ํฌ๋ฐ๋ฏน ๋น์ ์ ์ธ๊ณ ๋ฐ์ด์ค ์ ๊ณ๋ ๊ทน์ฌํ ๊ณต๊ธ๋ง ๋ณ๋ชฉ์ ๊ฒช์๋ค. ํ์ด์-๋ฐ์ด์ค์ํ ๊ณผ ๋ชจ๋๋ ๋ฐฑ์ ์ด ์ ๋ก ์๋ ์๋๋ก ๋ณด๊ธ๋์ง๋ง, ํต์ฌ ์ ๋ฌ์ฒด ์๋ฃ ํ๋ณด๋ ์ ์กฐ ๊ณต์ ๋ง๋ค ์ฌ๊ฐํ ๊ฑธ๋ฆผ๋๋ก ์์ฉํ๋ค. mRNA ๋ถ์๋ ๋ณธ๋ ์์ ํ๋ฅผ ๋ ๋ฉฐ ํจ์ ๋ถํด์ ์ทจ์ฝํด ํ์ ์ธํฌ ๋ด๋ถ๋ก ์ ๋ฌ๋๊ธฐ ์ด๋ ต๋ค. ์ด๋ฅผ ๋ณดํธํด ์ธํฌ์ง ์์ผ๋ก ๋ฐ์ด ๋ฃ๋ ํต์ฌ ์ด๋ฐ์ฒด๊ฐ ์ง์ง๋๋ ธ์ ์(Lipid Nanoparticle, LNP)๋ค.
LNP๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๋ 4๋ ์ง์ง ์ฑ๋ถ ๊ฐ์ด๋ฐ ์ฒด๋ด ์ ๋ฌ ํจ์จ์ ์ค์ง์ ์ผ๋ก ์ข์ฐํ๋ ๋ฌผ์ง์ ์ด์จํ ์ง์ง(Ionizable Lipid, IL)์ด๋ค. ์๋ฆฌํ์ ์ค์ฑ ํ๊ฒฝ์์๋ ์ ํ๋ฅผ ๋ ์ง ์๋ค๊ฐ ์๋์ ๋ด๋ถ ์ฐ์ฑ ์กฐ๊ฑด์์ ์ํ์ ๋์ด ์๋์ ๋ง์ ๋ฌด๋๋จ๋ฆฌ๋ ๊ธฐ์ ์ ์ํํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์์ฉ ๋ฐฑ์ ์ ์ฐ์ธ ํน์ ํนํ ์ง์ง์ ํฅํ ์์กด๋๊ฐ ์ง๋์น๊ฒ ๋์, ๊ธ๋ก๋ฒ ์๊ธ ๋ถ์์ด ๋ฐ์ํ์ ๋ ์ ์ฐํ๊ฒ ๋์ํ๊ธฐ ์ด๋ ค์ด ์ ํ ์ทจ์ฝ์ฑ์ด ๋ ธ์ถ๋๋ค. ์๋ฃ ๋ค๋ณํ์ ์ฐจ์ธ๋ ์ ํ ์ค๊ณ๋ฅผ ๋ฌ์ฑํ๋ ค๋ฉด ์ง์ง ๋ถ์ ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ์ ์ ๋ด๋ถ ๋ฐฐ์ด๊ณผ ์ธํฌ ๋ด ๊ฑฐ๋, ์ต์ข ๋ฉด์ญ ๋ฐ์์ ๋ฏธ์น๋ ์ฒด๊ณ์ ์ธ ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ์ ๋ฐํ๊ฒ ๊ท๋ช ํด์ผ ํ๋ค.
ํต์ฌ ๋ฐ๊ฒฌ
์ฌ์ฐ๋์๋ผ๋น์ ํน ์๋๋ผ ๊ณผํ๊ธฐ์ ๋ํ๊ต(KAUST)์ ๊ตญ์ ๊ณต๋ ์ฐ๊ตฌ์ง์ 5์ข ์ ์ด์จํ ์ง์ง์ ์ ๋ณํด LNP ๋ด๋ถ ๋๋ ธ ๊ตฌ์กฐ, mRNA ์ ๋ฌ๋ฅ, ๋ฉด์ญ์์ฑ์ ์ฒด๊ณ์ ์ผ๋ก ๋น๊ต ๋ถ์ํ๋ค. ์ฐ๊ตฌํ์ ๋ถ์ ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๊ฐ๊ธฐ ๋ค๋ฅธ 5๊ฐ ์ ํ์ ์ ์กฐํ ๋ค ์ ์ ๋ด๋ถ ๋ฏธ์ธ ๊ตฌ์กฐ์ ์์ฒด ๋ด ํจ๋ฅ์ ๋์กฐํ๋ ์คํ์ ์ํํ๋ค.
๋ฌผ๋ฆฌํํ์ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ LNP ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ๋ ๋จ์ํ ๊ตฌํ ์ ์์ ๋จธ๋ฌผ์ง ์์๋ค. ์ ํ ๋ด๋ถ์์๋ ์ก์ ๋ผ๋ฉ๋ผ์(liquid crystalline lamellar, L-alpha)๊ณผ ์ญ์ก๊ฐ์(inverse hexagonal, H-II)์ด ๊ณต์กดํ๊ฑฐ๋, ์ ์ ๋ฌผ์ง์ด ์ ์ฌ๋ ์์ญ๊ณผ ๋น์ ์ฌ๋ ์์ญ์ด ํผ์ฌํ๋ ๋ณตํฉ ์๋ถ๋ฆฌ ์์์ด ๊ด์ฐฐ๋๋ค. ํนํ ํฌํ ๋ค์ค ๊ผฌ๋ฆฌ ์ฌ์ฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ถ Lipid-5์ ๋ชจ๋๋ ๋ฐฑ์ ๊ธฐ๋ฐ ์ฑ๋ถ์ธ SM-102๋ ์ญ์ก๊ฐ์ ์กฐ์ง๊ณผ ๋ง ์ตํฉ ์ค๊ฐ์ฒด ํ์ฑ์ ๊ฐํ๊ฒ ์ ๋ํ๋ค. ์ญ์ก๊ฐ์ ๋ฐฐ์ด์ ์ธํฌ๋ง๊ณผ์ ์ํธ์์ฉ์ ์ด์งํด ์ฐ์ฑ ํ๊ฒฝ์์ ์๋์ ํ์ถ์ ๋๊ณ , ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋๋ฌผ ๋ชจ๋ธ์์ ๊ฐ์ฅ ๋์ ์์ค์ ์ฒด๋ด ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ฐํ์ ์ด๋์ด๋๋ค.
๋ฐ๋ฉด ๋ ๊ฐ์ ์ด์จํ ๋จธ๋ฆฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ง๋ cKK-E12 ์ ํ์ ๋ผ๋ฉ๋ผ ์ ์ฌ ์ธต์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ํ์ฑํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋๋ค. ์ด ๊ตฌ์กฐ์ ํน์ฑ์ mRNA ์บก์ํ ํจ์จ์ ๋จ์ด๋จ๋ฆฌ๊ณ ์ํ๊ด ๋ด ๋ฐ ์ฒด๋ด ํ์ง๊ฐ์ผ ํจ์จ์ ํฐ ํญ์ผ๋ก ๋ฎ์ถ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ด๋ํ๋ค. ์ง์ง ๋จธ๋ฆฌ์ ๊ผฌ๋ฆฌ์ ์ ์ฒด ํํ์ ํ์์ด ๋๋ ธ์ ์ ๋ด๋ถ ์๋ณํ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ์ง๋ ํต์ฌ ์ธ์์์ด ์ฆ๋ช ๋ ์ ์ด๋ค.
์์ ๋ฐ์ ๋ฐ์ ์ ๋ฉด์ญ์์ฑ ํ๊ฐ์์ ๋๋ฌ๋ฌ๋ค. ์คํ ๋์ 5๊ฐ ์ ํ ๋ชจ๋ ๋ง์ฐ์ค ๋ชจ๋ธ์์ ๊ฐ๋ ฅํ ๊ฒฐํฉ ํญ์ฒด์ ์คํํญ์ฒด ์์ฑ์ ์ ๋ํ๋ ๋ฐ ์ฑ๊ณตํ๋ค. ๋๋๊ฒ๋ ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ฐํ๋์ด ์๋ฑํ๋ Lipid-5์ SM-102 ์ ํ์ด ์ ๋ํ ์ต์ข ํญ์ฒด ์ญ๊ฐ๋ ๋ผ๋ฉ๋ผ ๊ตฌ์กฐ ๋น์ค์ด ๋์ ๋ฐํ ํจ์จ์ด ๋ค์ฒ์ก๋ ๋ค๋ฅธ ์ ํ๋ณด๋ค ์คํ๋ ค ๋ฎ๊ฒ ์ธก์ ๋๋ค. ์ธํฌ ๋ด ํญ์ ๋ฐํ๋์ด ๋์์๋ก ๊ฐ๋ ฅํ ์ฒด์ก์ฑ ๋ฉด์ญ์ด ํ์ฑ๋๋ค๋ ํต๋ ๊ณผ ์ ๋ฉด์ผ๋ก ๋ฐฐ์น๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ์๋ค.
์๋ฏธ์ ์ ๋ง
์ด๋ฒ ๋ฐ๊ฒฌ์ ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ฐํ ๊ทน๋ํ์๋ง ์น์คํ๋ ๊ธฐ์กด LNP ๊ฐ๋ฐ ํจ๋ฌ๋ค์์ ์ค์ํ ์ง๋ฌธ์ ๋์ง๋ค. ๊ทธ๋์ ๋ฐ์ด์ค ์ ๊ณ๋ ์ ๊ท ์ง์ง ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ ๋ ๋ฃจ์ํผ๋ ์ด์ฆ๋ ํ๊ด ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ฐํ ์์น๋ง์ ์ฃผ์ ์คํฌ๋ฆฌ๋ ์งํ๋ก ํ์ฉํด ์๋ค. ๋์ ํญ์ ๋จ๋ฐฑ์ง ๋ฐํ์ด ๊ณง ๊ฐ๋ ฅํ ์ฒด์ก์ฑ ๋ฉด์ญ์ผ๋ก ์ง๊ฒฐ๋์ง ์๋๋ค๋ ์ค์ฆ ๋ฐ์ดํฐ๋ ๋ฐฑ์ ์ ๋ฌ์ฒด ํ๊ฐ ์ฒด๊ณ๋ฅผ ์ ๋ฉด ์ฌ๊ฒํ ํด์ผ ํ ๊ทผ๊ฑฐ๊ฐ ๋๋ค. ๊ณผ๋ํ๊ฒ ๋์ ํญ์ ๋ฐํ์ด ๋ฉด์ญ ๋ฐ์ ๊ณผํฌํ๋ ์ธํฌ ๋ ์ฑ์ ์ ๋ฐํ์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ ์ญ์ ๋ฐฐ์ ํ๊ธฐ ์ด๋ ต๋ค.
์ด์ ํจ๊ป ํน์ ์์ฉ ์ง์ง์ ์น์ฐ์ณค๋ ์๋ฃ ์์กด์ฑ์์ ๋ฒ์ด๋, ๋์ฒด ์ง์ง ๊ธฐ๋ฐ ๋ฐฑ์ ์ ํ์ ๊ตฌ์กฐ์ ์์ ์ฑ์ ํ๋ณดํ ์ ์๋ ์ด๋ก ์ ํ ๋๊ฐ ๋ง๋ จ๋๋ค. ์ง์ง์ ๋ด๋ถ ๊ฒฐ์ ์ ๋ฐฐ์ด์ ์ ๋ฐํ๊ฒ ์ ์ดํจ์ผ๋ก์จ ๋ถํ์ํ ๊ณ ์ฉ๋ ํฌ์ฌ ์์ด๋ ์ต์ ์ ๋ฉด์ญ์์ฑ์ ์ด๋์ด๋ด๋ ์ ํ ์ค๊ณ๊ฐ ๊ฐ๋ฅํด์ง ๊น๋ญ์ด๋ค.
๋ค๋ง ์ฐ๊ตฌ ๋ฒ์๊ฐ 5์ข ์ ํน์ ์ง์ง ํจ๋์ ๊ตญํ๋์ด ๋ค์ํ ๊ณจ๊ฒฉ์ ์ ๊ท ํฉ์ฑ ์ง์ง ์ ์ฒด๋ก ๊ฒฐ๋ก ์ ํ์ฅํ๊ธฐ์๋ ์ ์คํจ์ด ์๊ตฌ๋๋ค. ์ฅ๊ธฐ ๊ธฐ์ต B์ธํฌ์ T์ธํฌ๋ฅผ ํฌํจํ ์ธํฌ ๋งค๊ฐ์ฑ ๋ฉด์ญ ๋ฐ์์ ๊ฒฝ๋ก๋ณ ์ฐจ์ด๋ฅผ ์์ธํ ์ถ์ ํ๋ ํ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ๋ณํ๋์ด์ผ ์จ์ ํ ๋ฐฑ์ ํจ๋ฅ ์์ธก ๋ชจ๋ธ์ ์์ฑํ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค.
The COVID-19 pandemic disrupted global supply chains, causing shortages of critical lipid-based raw materials for mRNA vaccine production. To enhance formulation resilience, we systematically evaluated the impact of five ionizable lipids (ILs) on lipid nanoparticle (LNP) organization, mRNA delivery and immunogenicity. The physiochemical analysis revealed the potential coexistence of liquid crystalline lamellar (L
์ด ์ฐ๊ตฌ๋ ๊ณต๊ธ๋ง ๋จ์ ์ํ์ ๋ ธ์ถ๋ mRNA ๋ฐฑ์ ์์ฐ ํ์ฅ์ ์๋ฃ ๋ค๋ณํ๋ฅผ ์ด๋ ์ค์ง์ ๊ฐ์ด๋๋ฅผ ์ ์ํ๋ค. ํฌ๋ฐ๋ฏน ์๊ธฐ ์ํฉ์์ ํน์ ํนํ ์ง์ง ์๊ธ์ด ์ฐจ๋จ๋๋๋ผ๋, ๋ด๋ถ ๋๋ ธ ๊ตฌ์กฐ์ ์๋ณํ ํน์ฑ์ ๋ถ์ํด ๋๋ฑํ ๋ฉด์ญ์์ฑ์ ์ ๋ํ๋ ๋์ฒด ์ง์ง ์ ํ์ ์ ์ํ ๋ฐฐํฉํ ์ ์๋ค.
๋ฐํ๋ ์ค์ฌ์ ๋จํธ์ ์คํฌ๋ฆฌ๋ ๋์ ์ ์ ๋ฏธ์ธ ๊ตฌ์กฐ์ ํญ์ฒด ํ์ฑ ๊ฐ์ ์๊ด๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ฐ์ํ ๋ค๋ฉด์ ํ๊ฐ ๊ณต์ ์ด ํ๋ฆฝ๋๋ฉด, ๋ถํ์ํ ์์ ์คํจ๋ฅผ ์ค์ด๊ณ ๊ฐ๋ฐ ๊ธฐ๊ฐ์ ๋ํญ ๋จ์ถํ๊ฒ ๋๋ค. ํญ์ ๋จ๋ฐฑ์ง ์์ฐ๋์ด ์ ๋๋ผ๋ ์ฐ์ํ ํญ์ฒด ์ญ๊ฐ๋ฅผ ์ ๋ํ๋ ์ง์ง ์กฐ์ฑ์ ๋ฐ๊ตดํจ์ผ๋ก์จ ํฌ์ฌ ์ฉ๋์ ๋ฎ์ถ๊ณ ๋ถ์์ฉ์ ๊ฒฝ๊ฐ์ํค๋ ์ฐจ์ธ๋ ๋ฐฑ์ ์ต์ ํ ์ ๋ต์ผ๋ก ์ง๊ฒฐ๋ ์ ์๋ค.