올릭스가 미국 소재 자회사 '올릭스 US'를 통해 차세대 원형 메신저 RNA(circular messenger RNA, 이하 원형 mRNA) 제조 플랫폼 기술에 대한 미국 특허 출원을 완료했다고 1일 밝혔다.
이번 출원은 특정 치료 후보물질이 아니라, 다양한 항원과 치료용 단백질의 체내 발현에 활용할 수 있는 원형 mRNA 제조 플랫폼 기술을 포괄한다. 이를 통해 올릭스는 기존 RNA 간섭(RNAi) 기반의 유전자 발현 억제 기술에서 나아가, 단백질 발현 영역까지 RNA 기술 포트폴리오를 확장할 수 있는 기반을 마련했다.
원형 mRNA는 일반적인 선형 mRNA와 달리 양 끝이 서로 연결된 고리 구조의 RNA다. 5' 말단과 3' 말단이 서로 연결돼 RNA 분해효소에 대한 저항성이 높다. 이에 따라 선형 mRNA보다 세포 내 안정성이 높고, 단백질 발현을 보다 지속할 수 있다는 장점이 있다. 이런 특징에 원형 mRNA는 암 백신, 치료용 단백질 및 효소 보충, 면역조절, 유전자 편집, 세포치료제 등 다양한 분야에서 차세대 RNA 치료 플랫폼으로 주목받고 있다.
다만 원형 mRNA를 치료제로 활용하려면 킬로베이스(kilobase, kb)급의 장쇄 RNA를 안정적으로 생산하는 동시에, 높은 순도와 회수율을 함께 확보해야 한다. 올릭스 US는 전사 단계에서부터 원형화가 가능한 킬로베이스급 장쇄 RNA 전구체를 생산한 뒤, RNA 양 끝을 효소로 직접 연결하는 방식을 개발했다. 이를 통해 전사 후 필요한 복잡한 가공 단계를 줄이고 최종 원형 mRNA에 불필요한 잔여 서열이 남거나 여러 RNA 분자가 연결된 부산물이 생성될 가능성을 낮췄다.
실제 초기 공정 평가 결과, 장쇄 RNA 전구체 생산량은 동일 조건에서 생산한 비교 mRNA 대비 약 30%(질량 기준) 높았다. RNA 길이와 무결성 분석에서도 목표한 전체 길이의 전구체가 주요 성분으로 확인됐다.
원형화 직후 음이온교환 고성능액체크로마토그래피(HPLC) 분석에서도 원형 mRNA 비율은 최대 약 72%로, 이후 선형 RNA를 선택적으로 제거하는 RNase R 처리 후에는 별도의 크로마토그래피 정제 전 단계에서 약 94%의 원형 mRNA 순도를 확보했다. 투입 전구체 RNA 대비 공정 회수율은 약 34%를 기록했다.
공정과 분석 조건이 달라 직접적인 비교에는 한계가 있지만 공개된 유사 킬로베이스급 원형 mRNA 연구에서는 원형화 및 RNase R 처리 후 회수율이 10%대, 추가 정제 후에는 10% 미만으로 보고된 바 있다. 이를 고려하면 올릭스 US가 초기 공정 단계에서 약 94%의 원형 mRNA 순도와 약 34%의 공정 회수율을 동시에 확보한 것은 순도와 공정 효율 측면에서 의미 있는 성과로 평가된다.
초기 세포 시험에서는 원형 mRNA와 비교 mRNA를 동일한 몰 농도로 세포에 도입한 뒤 최대 6일간 단백질 발현을 추적했다. 그 결과 원형 mRNA는 비교 mRNA보다 단백질 발현 신호가 더 완만하게 감소해 발현 지속성이 확인됐으며, 특정 핵산 변형을 적용한 원형 mRNA는 누적 단백질 발현량에서도 비교 mRNA보다 높은 수준을 나타냈다. 장쇄 RNA 전구체 생산부터 원형화, 선형 RNA 제거, 세포 내 단백질 발현까지 초기 단계에서 검증 완료한 것이다.
올릭스 US는 향후 원형 mRNA 정제 공정을 고도화하고, 동물 모델에서 단백질 발현 지속성, 체내 분포, 면역반응 및 안전성, 질환 모델에서의 효능을 순차적으로 평가할 계획이다. 이를 통해 암 백신과 치료용 단백질을 포함한 다양한 치료 영역으로 원형 mRNA 플랫폼의 적용 범위를 확대해 나갈 예정이다.
이동기 올릭스 대표이사는 "최근 개인맞춤형 mRNA 기반 암 치료제가 임상 3상에서 긍정적인 결과를 내는 등 mRNA 기술의 활용 영역이 감염병 예방을 넘어 암 치료를 비롯한 다양한 치료 영역으로 확장되고 있다"며 "이번 출원은 다양한 항원과 치료용 단백질에 적용할 수 있는 원형 mRNA 제조 플랫폼을 권리화하고, 올릭스의 RNA 기술 영역을 기존 유전자 발현 억제에서 단백질 발현 분야까지 확장하는 출발점이라는 데 의미가 있다"고 말했다.
이어 "장쇄 RNA 전구체 생산부터 고순도 원형 mRNA 확보, 세포 내 단백질 발현까지 플랫폼의 초기 기술 가능성을 확인한 만큼, 향후 정제 공정을 고도화하고 동물 및 질환 모델 데이터를 단계적으로 확보해 원형 mRNA 플랫폼의 기술 경쟁력과 글로벌 사업화 가능성을 높여 나가겠다"고 덧붙였다.