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BioINdustry

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글로벌 RNA 치료제 개발 현황 및 산업 동향

  • 등록일2022-02-08
  • 조회수15878
  • 분류자연 > 화학,  제품 > 바이오의약


                                   [BiolNdustry No.166] 글로벌 RNA 치료제 개발 현황 및 산업 동향


생명공학정책연구센터

설 민 연구원, 김현수 연구원

 


※ 본 보고서는 프로스트앤설리번에서 발간한 ‘Global RNA Therapeutics : Technology Growth Opportunities, (2021. 6)’ 보고서 등을 참고로 생명공학정책연구센터에서 재구성한 것임


[ 목차 ]


1. RNA 치료제 개요

 1) RNA 치료제의 종류

 2) RNA 치료제의 장점


2. mRNA 치료제 특징 및 한계


3. 비암호 RNA 특징


4. RNA 치료제 산업 동향


5. RNA 치료제 성장 기회


[요약문]

□ 글로벌 RNA 치료제 동향에 대해 다음의 4가지로 요약함


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● mRNA 치료제

메신저리보핵산(messenger RNA, mRNA)은 필수 유전자가 돌연변이 되거나 결핍된 단일 유전자 장애에서누락된 단백질을 발현하기 위해 적극적으로 사용되었으며, 항원 발현에적용되어 COVID-19 mRNA 백신의성공 결과로 나타나고 있음


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● RNA 치료제의 Trendsetter

RNA 간섭(RNA interference, RNAi)및 안티센스 올리고뉴클레오티드(antisense oligonucleotide, ASO)는 원치 않는 유전자의발현을억제하기 위한 탁월한 RNA 치료제로서 대사질환, 심혈관질환,희귀질환,신경계질환, 암 치료제로 개발될 가능성이 있음

● 추가적인 RNA 치료제

유전자 편집을 위한 mRNA 기반 CRISPR/Cas9의 발현, 암 치료를 위한 mRNA 기반 단일클론 항체 및 면역 조절제, 자가 증폭 RNA 및 단기 활성화 RNA(short-activating RNA)는RNA 치료제의새로운 접근 방식

● RNA 치료제를 위한 전달 시스템

RNA 치료제의 성공 여부는 RNA 안정성, 면역원성 감소, RNA 분자의표적 기관 전달에 달려 있음. 지질나노입자, 고분자, 펩타이드 기반,N-아세틸갈락토사민, 실리카 나노 입자, 금, 탄소나노입자 및 엑소좀과같은 RNA 조절/안정성 및 전달 시스템의 다양한 메커니즘은 활발한연구 분야임

출처 : 프로스트앤설리번, Global RNA Therapeutics : Technology Growth Opportunities, 2021.6, 생명공학정책연구센터 재가공


1. RNA 치료제의 개요 프로스트앤설리번, Global RNA Therapeutics : Technology Growth Opportunities, 2021.6.

 


1) RNA 치료제의 종류

□ RNA 치료제는 DNA의 유전정보를 바꾸지 않은 채, 세포 내 단백질의 활성을 조절가

능하며, 모달리티(Modality)별 4가지 주요 종류는 아래와 같음

○ (mRNA) DNA의 정보를 단백질로 전달되는 과정에서 아미노산으로 표현될 때 역할을 담당하는 전령 RNA(mRNA)를 활용하여 다양한 희귀유전, 대사 및 신경 질환에 대한 백신 또는 치료 단백질에 대한 항원을 표현하는 데 사용 중

○ (RNA 간섭 및 활성화)  RNA 간섭(RNA interference, RNAi)은 siRNA (small-interfering RNA) 또는 miRNA(micro RNA)와 같은 비암호 RNA(non-coding RNA)에 의해 매개되는 단백질의 발현 조절 프로세스이며, RNA 활성화(RNA activation)는 유전자를 활성화하는 RNAi에 반대 되는 과정

  - 美 FDA는 유전성 트랜스티레틴 아밀로이드증이라는 희귀질환 치료를 위해 최초의 RNA 간섭 기반 치료제 ‘온파트로’를 승인 (’18.8.10) FDA, FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease, 2018.8.10.

○ (RNA 압타머) Aptamer는 특정 표적 분자를 결합할 수 있는 짧은 단일가닥 RNA로 RNA의 서열정보가 아니라 3차원 구조를 이용한 RNA치료제임. 작은 크기, 높은 안정성, 유연한 구조, 쉽고 빠른 제조, 낮은 면역원성 등과 같은 장점이 있음 

○ (RNA 안티센스 올리고뉴클레오티드) 안티센스 올리고뉴클레오티드(antisense oligonucleotide, ASO)는 3D구조로 접혀 표적 단백질을 결합할 수 있는 뉴클레오티드의 단일 가닥 폴리머로, mRNA의 염기서열과 상보적인 염기서열을 만들어 표적 단백질 기능을 억제함

  - 아이오니스社의 ‘스핀라자’는 RNA ASO기반 기술을 활용한 美 FDA 승인을 받은 최초의 척수성 근위축증(Spinal muscular atrophy, SMA) 치료제(’16.12.23) FDA, FDA approves first drug for spinal muscular atrophy, 2016.12.23.

 


2) RNA 치료제의 장점

□ RNA는 표적 유전자에 직접 작동하고 개발 및 생산이 상대적으로 저렴하며, DNA 기반 치료제와 달리 게놈 삽입 위험이 없고 전달이 훨씬 용이함

○ (DNA 치료제보다 안전) DNA 치료제는 잠재적으로 숙주 세포의 게놈과 통합(integration)될 위험 및 안전성 문제가 있으나, RNA치료제는 이러한 위험 요소가 없어 DNA 치료제보다 안전하다고 간주됨

○ (높은 선택적 특이성 및 투과율) RNA 치료제는 일반적으로 저분자 약물로 약물을 투여할 수 없는 표적 분자에 작용할 수 있음. DNA 기반 치료제는 세포의 세포질과 핵막을 관통해야 하는 반면, RNA 치료제는 세포질에 들어가기만 하면 세포 내 단백질의 활성을 조절할 수 있음

○ (유연성) 개인맞춤형 치료제와 같이 진화하는 표적에 적응하거나 코로나19와 같은 진화하는 병원체 변이를 다루기 위해 빠르게 수정될 수 있는 장점이 있음

○ (낮은 개발 비용 및 빠른 개발 속도) 단백질 치료제 (단일클론항체 등) 및 저분자화합물에 비해 빠르게 개발할 수 있고 개발 비용이 상대적으로 저렴


[그림 1] RNA 치료제 종류

BIoIndustry.png

출처 : 프로스트앤설리번,  Global RNA Therapeutics : Technology Growth Opportunities, 2021.6, 


[표 1] RNA 전달 유형

전달 유형

내용

지질나노입자

지질 및 지질 유래 나노 입자는 가장 널리 사용되는 RNA 운반체

양이온성 지질은 음전하를 띤 RNA 및 세포막의 이온성 지질과 상호작용

Endocytosis의 과정을 통해 세포 내부의 mRNA를 전달

고분자 나노입자

폴리에틸렌이민(PEG), 다당류, 덴드리머 및 폴리아미도아민과 같은 고분자(특히양이온성 고분자)는 음전하를 띤 RNA를 전달

고분자-mRNA의 제형은 높은 다분산성을 가지며 지질, 음이온성 고분자 및 생분해성 단위의 추가와 같은 추가 변형을 통해 안정화를 개선할 필요

펩타이드 기반 전달

라이신 및 아르기닌 아미노산을 포함하는 양이온성 펩타이드는 음전하를 띤 RNA 분자와 복합체를 형성하고 RNA가 분해되지 않도록 보호

프로타민은 RNA 치료제에서 잘 연구된 양이온성 펩타이드 중 하나이며, 여러 양이온성 세포 투과성 펩타이드와 일부 음이온성 펩타이드도 연구 중

실리카 나노입자

메조포러스 실리카 나노입자는 넓은 표면적, 쉽게 변형될 수 있는 능력, 확립된화학적 특성으로 인해 RNA 치료제 적용 가능성 높음

탄소 및 금

나노입자

금 나노입자, 탄소 나노튜브, 양자점 및 나노그래핀 산화물은 표적 조직에 RNA를 보호하고 전달할 수 있으며, 여러 개발 단계 연구에서 사용 중

N-아세틸칼락

토사민 (GalNAc)

간을 표적으로 하는 siRNA 치료 전달에서 널리 사용되고 있으며, 표적 단백질합성을 효율적으로 억제하고 간세포의 아시아당단백질 수용체에 결합

엑소좀

세포 내 신호 전달의 천연 운반체로서 세포 구조와 밀접한 관련이 있기 때문에장애물없이 세포막을 통과할 수 있음

세포독성이 없어 효율적인 RNA 전달 매개체로 간주

출처 : 프로스트앤설리번, Global RNA Therapeutics : Technology Growth Opportunities, 2021.6, 생명공학정책연구센터 재가공

[표 2] 상용화된 RNA 치료제

약 (제품명)

종류

회사

적응증

허가

Pegaptanib (Macugen)

RNA 앱타머

Bausch + Lomb

Macular degeneration

(황반변성)

2014년 FDA

Eteplirsen (Exondys 51)

ASO

Sarepta

Duchenne muscular dystrophy

(중증 근디스트로피)

2016년 FDA

Nusinersen (Spinraza)

ASO

Ionis

Spinal muscular atrophy

(척수성 근위축)

2016년 FDA

Inotersen (Tegsedi)

ASO

Ionis

Familial amyoid polyneuropathy

(유전성 신경병증)

2018년 FDA

Patisiran (Onpattro)

RNAi

Alnylam

Polyneuropathy

(말초신경병증)

2018년 FDA

Givosiran

(Givlaari)

RNAi

Alnylam

Acute hepatic porphyria

(급성 간헐성(간성) 포르피린증)

2019년 FDA

Volanesorsen (Waylivra)

ASO

Ionis

Familial chylomicronemia syndrome

(가족성 클로미크론혈증 증후군)

2019년 FDA

Golodirsen

(Vyondys 53)

ASO

Sarepta

Duchenne muscular dystrophy

(듀센형 근이영양증)

2019년 FDA

Lumasiran

(Oxlumo)

RNAi

Alnylam

Primary hyperoxaluria type 1

(원발성 옥살산뇨증 1형)

2020년 FDA

BNT162b2

mRNA 백신

Pfizer-

BioNTech

코로나19

2020년 FDA, EMA

mRNA-1273

mRNA

백신

Moderna

코로나19

2020년 FDA, EMA


출처 : 프로스트앤설리번, Global RNA Therapeutics : Technology Growth Opportunities, 2021.6, 생명공학정책연구센터 재가공


 

 

...................(계속)

 

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