[헬스코리아뉴스 / 이충만] 바이오 벤처 기업들이 변형 tRNA(transfer RNA)라는 새로운 기술에 주목하고 있다. 코로나19 대유행 기간 미국 화이자(Pfizer)와 모더나(Moderna)를 돈방석에 앉히게 만든 전령 RNA(messenger mRNA, mRNA)에 이은 차세대 치료제로 부상했기 때문이다.
RNA는 DNA가 가지고 있는 유전 정보에 따라 필요한 단백질을 합성할 때 직접적으로 작용하는 고분자 화합물이다. DNA의 명령을 받아 단백질을 생산하고, 세포를 복제하는 일을 한다.
유전정보를 가지고 있는 DNA는 전사(Transcription)라고 하는 과정을 통해 그 정보를 RNA에 전달하고, RNA는 핵 밖에 있는 세포질에서 번역(Translation)을 통해 단백질을 생성한다. 이러한 서열 정보로부터 단백질을 만들어 내는 과정을 유전자 발현이라고 한다. RNA를 활용한 백신 및 치료제는 이 과정에서 단백질 발현을 억제 또는 변경시키도록 설계된 약제다.
mRNA는 핵 안에 있는 DNA의 유전정보를 세포질 안의 리보솜(아미노산을 연결하여 단백질 합성을 담당하는 세포소기관)에 전달하는 RNA이다. DNA상의 유전정보를 전령하는 기능을 갖기 때문에 ‘메신저 RNA’라고 불린다.
코로나19 감염 퇴치에 기여한 mRNA 백신은 코로나19 바이러스 단백질의 사본으로 압축화된 mRNA 분자를 면역 세포질 안의 리보솜에 전달한다. 면역 세포는 이를 바탕으로 코로나19 바이러스에 대응할 수 있는 방어 체계를 구축한다.
이때 mRNA는 단독으로 세포질에 유전정보를 전달할 수는 없다. mRNA의 정보에 맞게 특정 아미노산을 리보솜으로 옯기는 ‘연결 인자(adaptor molecule)’가 필요한데, 이 것이 바로 tRNA이다.
mRNA를 세포에 운반하는 tRNA
tRNA는 mRNA 상의 염기배열(코돈: 단백질 합성의 정지 신호를 보내는 유전암호)에 대한 상보적인 염기를 가지는 부위(안티코돈)와 특정 아미노산과 결합하는 부위들을 가지고 있어서 mRNA의 정보에 맞게 특정 아미노산을 리보솜으로 옮기는 분자로써 작용하여 폴리펩티드사슬 합성에 관여한다.
쉽게 말해, tRNA는 mRNA의 코돈과 결합할 수 있는 연결 장치를 가지고 있어 mRNA를 운반할 수 있는 것이다.
만약 유전자에 돌연변이가 발생하면, mRNA 코돈의 배열이 뒤바뀌어 tRNA는 잘못된 mRNA를 운반한다. 이로 인해 코돈은 조기에 단백질 합성을 정지하는 신호를 보내 단백질 합성은 중간에 중단되고, 기능에 이상이 생긴 단백질이 생성된다.
여기에서 과학자들은 tRNA를 통해 유전성 희귀 질환을 치료할 수 있는 접근법을 제안했다. tRNA의 기전에 작용하여 mRNA의 운반을 저해하고 변이 단백질 합성을 차단하는 골자의 tRNA 억제 요법이다.
실제로, 일부 유형의 낭포성 섬유증과 듀센 근이영양증을 포함한 모든 유전성 희귀 질환의 10% 정도는 코돈의 단백질 합성 조기 중지 신호로 인한 것으로 추정된다.
tRNA 작용 기전이 발견된 지는 약 40여년 정도 됐지만, 최근들어 이 기술에 대한 이목이 집중되고 있다. 이는 코로나19 대유행 시기 활약한 mRNA 백신이 RNA 기술 전반에 대한 관심을 끌러올렸기 때문이다.
tRNA 치료제 개발 뛰어든 바이오 벤처
가장 먼저 tRNA 치료제 개발에 깃발을 꽂은 곳은 미국 알트르나(Alltrna)이다. 이 회사는 모더나를 창립한 제약·바이오 전문 벤처 캐피탈(VC) 플래그십 파이오니어링(Flagship Pioneering)로부터 5000만 달러를 투자받아 지난 2021년 11월 공식 출범했다.
이후 리코드 테라퓨틱스(ReCode Therapeutics), 셰이프 테라퓨틱스(Shape Therapeutics), 테바드 바이오사이언스(Tevard Biosciences), hC 바이오사이언스(hC Bioscience) 등이 뒤를 이어 개발에 뛰어들었다.
모든 회사들은 잘못된 코돈으로 인한 조기 단백질 합성 신호를 우회하고 원하는 단백질을 합성할 수 있는 tRNA 분자 설계를 꾀하고 있다. 이중 알트르나의 경우, tRNA 치료제 개발을 위한 플랫폼 기술 마련은 거의 완료된 것으로 알려져 있다.
하지만, 업계 전문가들은 아직까지 tRNA의 정확한 작용 기전이 규명되지 않은 점을 지적하며, tRNA 억제 요법의 잠재력에 의문을 제기하고 있다.
가령, 우리 몸에는 수백 개의 tRNA가 있고, 각각은 단백질 합성에 활용되는 20개의 아미노산을 전달하는 역할을 담당하고 있으나, 정확히 왜 그렇게 많은 tRNA가 필요한지 여전히 미스터리인 상황이다.
한 업계 전문가는 “tRNA 억제 요법의 유효성은 아직 가늠하기 조차 어렵다”며 “향후 공개되는 전임상 연구 결과에 그 성패가 달려 있다”고 전했다.
