바이오인

 미래 진단치료를 위한 엑소좀과 논코딩 RNA 활용 기술

◈본문

■ 기술 개요

- 안정성이 뛰어난 원형 RNA를 비롯한 논코딩 RNA를 기반으로 유전자 발현을 조절하여 질병을 치료함. 또한 RNA 등 세포가 가진 핵심정보의 전달체로 기능하여 차세대 치료제로 주목받는 엑소좀을 활용하여 진단, 치료하는 기술

■ 논문 클러스터(핵심 주제)

- 680(엑소좀), 2070(논코딩 RNA, 원형 RNA)

■ 위크시그널

- small extracellular vesicles, hectd1

■ 최근 3년간 저자 키워드 분포

■ 관련 클러스터 개요

(1) 680(엑소좀)

- 엑소좀 클러스터는 15,530건의 논문으로 구성됨. 평균 출판연도는 2017.6년임. SDG 관점에서는 ‘Good Health and Well-being’에 해당하며 국가전략기술 관점에서는 ‘첨단바이오’에 속하는 기술임.

<표 3-19> 엑소좀 클러스터 관련 정보

- 엑소좀은 세포 내에서 생성되어 외부로 방출되는 세포 외 소포체(Extra cellular vesicles)의 일종으로, 세포 간 정보 교환을 위해 분비되는 정보 운반 물질임.

- 엑소좀에는 모세포와 유사한 생체 유래 물질이 포함되어 있어, 모세포의 대략적인 특성 및 상태를 반영하고 있음.

- 엑소좀 내 특정 생체 분자의 존재 유무를 검출하여 질병을 진단하거나, 엑소좀에 약물이나 단백질을 인위적으로 포함시켜 암 등 난치성 질환 치료를 위한 차세대 수송체로 활용됨.

- 또한, 생체 유래물질이라는 점에서 약물 전달 효과는 높고 부작용은 적기 때문에 치료제부터 화장품 분야까지 활용도가 높음.

<그림 3-16> 혈액 내 엑소좀 정보를 이용한 다중 암 조기 진단 기술 (Nature Communications, 2023)

<표 3-20> 엑소좀 클러스터의 최근 고피인용 논문

(2) 2070(논코딩 RNA, 원형 RNA)

- 논코딩 RNA, 원형 RNA 클러스터는 6,306건의 논문으로 구성됨. 평균 출판연도는 2019.7년임. SDG 관점에서는 ‘Good Health and Well-being’에 해당하며 국가전략기술 관점에서는 ‘첨단바이오’에 속하는 기술임.

<표 3-21> 논코딩 RNA, 원형 RNA 클러스터 관련 정보

- Non-coding RNA(ncRNA)는 DNA에서 전사되었으나 단백질로 번역되지 않는, 즉 coding 되지 않는 RNA를 총침함. 최근 연구에서는 이러한 ncRNA를 동정하는 기술들이 발전함에 따라 coding RNA뿐만 아니라 ncRNA가 유전체 정보 발현 조절인자로서 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀짐.

- 원형 RNA(circular RNA, circRNA)는 non-coding RNA(micro RNA, circular RNA, lncRNA 등)의 한 종류임. 수천개의 진핵생물 유전자의 전구체 mRNA로부터 백스플라이싱(back-splicing)을 통해 생성됨.

- CircRNA는 발현량이 일반적으로 낮은 수준으로 유지되지만, 최근 세포 종류와 조직에 따라 특이적인 발현량이 보고되면서 이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있음. 게다가 circRNA가 스플라이싱(splicing)과 전사 과정을 조절하는 miRNA(마이크로 RNA, microRNA)와의 상호작용에 의해 다른 유전자의 발현을 조절함으로써 진핵생물 전사체(tranome)의 복잡도와 다양성에 기여한다는 사실이 밝혀지고 있음.

- 최근 원형 RNA를 치료제 플랫폼으로 활용하고자 하는 연구들이 진행됨. mRNA 기반 코로나 백신의 개발 성공 이후, 전세계적으로 RNA 신약개발에 대한 투자와 연구가 활성화되고 있음.

- mRNA 기술은 코로나19 대유행 극복에 기여하였음. 하지만 불안정하고 쉽게 분해되는 특성으로 인해 기반 시설이 갖추어진 지역에서만 효과적으로 활용될 수 있다는 한계점이 있었음.

- RNA 치료제 시장은 암, 당뇨병과 같은 만성 질환에 대한 상당한 의료 수요로 인해 급격한 성장을 이룰 것으로 예상됨. 하지만 RNA 치료제의 짧은 지속성과 불편한 약물 전달 방식은 시장 성장 저해 요인으로 지적되어 옴. 이러한 단점을 개선한 새로운 기술이 원형 RNA 치료제임.

- 현재 상용화된 RNA 치료제는 모두 선형 RNA로, 핵산외부가수분해효소는 선형 RNA를 이루는 단위체인 뉴클레오타이드 사슬의 3′ 또는 5′ 말단에 작용하여 가수분해 반응을 유도함. 이는 뉴클레오타이드 오류를 제거하고 정확히 재합성 할 수 있는 체내 중요한 교정 과정이지만, 이 때문에 선형 RNA는 쉽게 분해되고 반감기가 짧음. 반면, 원형 RNA는 핵산외부가 수분해효소가 결합할 수 없는 폐쇄 고리 구조이므로, 반감기를 늘릴 수 있고 쉽게 분해되지 않는 특성을 가지고 있음.

- 원형 RNA 백신은 개발 초기 단계이지만 체내 안정성, 비용 효율성, 제조 및 생산 능력 면에서 잠재력이 높은 기술 분야임. 이에 머크(독일), 브리스톨마이어스스큅(미국), 아스텔라스(일본) 및 노바티스(스위스) 등 일부 대형 제약회사가 이 분야에 많은 투자를 하고 있음.

...................(계속)

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