“암 치료제 개발에서는 mRNA(messenger RNA)가 microRNA보다 먼저 진전될 가능성이 큽니다. mRNA는 원하는 유전정보를 실어 단백질을 만들 수 있지만, 치료 효과를 내려면 충분한 수준으로 발현시키고 그 효과를 오래 유지하면서 표적 조직까지 정확히 전달해야 합니다.”

RNA 치료제가 간을 넘어 암과 다양한 조직으로 적용 범위를 넓히려면 어떤 RNA를 선택하느냐 못지않게 원하는 세포에 유효한 수준으로 전달하는 기술이 중요하다. 항체-올리고뉴클레오타이드 접합체(Antibody-Oligonucleotide Conjugate, AOC)와 펩타이드 접합체 등 차세대 전달기술도 적절한 세포 표면 수용체를 찾아 세포 내 유입을 유도하고 실제 작용이 가능한 세포 내 구획까지 올리고뉴클레오타이드를 전달하는 것이 성패를 가른다.

암 분야에서는 표적 유전자 선정과 전달경로뿐 아니라 비임상 모델이 실제 사람 종양을 얼마나 충실하게 재현하는지도 과제로 제시됐다. 인공지능(AI)은 RNA 연구 속도를 높이고 있지만 새로운 과학적 질문을 스스로 만들어낼 수 있을지는 아직 검증이 필요하다는 평가도 이어졌다.

에스티팜은 8일 서울 양재 엘타워에서 ‘RISC 2026’을 개최하고 RNA 치료제의 연구개발과 산업화 전략을 논의했다. 패널 디스커션에는 권익찬 한국과학기술연구원(KIST) 박사, 아트 레빈(Art Levin) 스토크 테라퓨틱스(Stoke Therapeutics) 이사, 김빛내리 서울대학교 생명과학부 교수가 참여했다. 

최준영 에스티팜 연구본부장과 잘레 뮈슬레히디노을루(Jale Muslehiddinoglu) 에스티팜 전략혁신 담당 부사장이 공동 좌장을 맡았고, 노벨생리의학상 수상자인 크레이그 멜로(Craig Mello) 미국 매사추세츠대 챈 의과대학(UMass Chan Medical School) 교수도 토론에 의견을 보탰다.

암 RNA 치료제, 무엇을 억제할 것인가…비임상 모델 한계도 넘어야

최준영 본부장은 토론의 첫 화두로 올리고뉴클레오타이드 치료제의 암 적용 가능성을 제시했다. 특히 권익찬 박사가 발표에서 제시한 올리고뉴클레오타이드 전달과 영상화 기술을 언급하며 암 치료에서 RNA 치료제가 어떤 역할을 할 수 있을지 물었다.

권익찬 박사는 가능성을 높게 평가하면서도 출발점은 ‘어떤 유전자를 억제할 것인가’라고 강조했다. 기존 세포독성 항암제나 항체에 세포독성 페이로드를 결합한 항체약물접합체(ADC)와 달리 유전자 억제형 올리고뉴클레오타이드 치료제는 특정 표적 RNA의 발현을 억제할 수 있다. 따라서 표적 유전자 선정과 함께 해당 올리고뉴클레오타이드를 종양의 원하는 세포까지 전달하는 경로를 설계해야 한다.

권 박사는 “핵심은 어떤 유전자를 녹다운(knockdown)할 것인지 정하는 것”이라며 “어떤 경로를 통해 그 유전자에 접근할 것인지도 함께 고려해야 한다”고 말했다.

아트 레빈 이사는 암 RNA 치료제 개발에서 비임상 모델의 예측력을 주요 변수로 짚었다. 특히 세포 표면 수용체를 이용해 약물을 흡수시키는 전달기술은 세포배양과 동물 이식 과정에서 실제 사람 종양과 다른 수용체 발현 양상이 나타날 수 있어 주의해야 한다.

일반적인 이종이식(xenograft) 모델은 배양한 종양세포를 동물에 이식하는데, 세포를 체외에서 배양하는 과정에서 실제 사람 종양세포가 가진 세포 표면 수용체 특성이 달라질 수 있다. 특정 RNA가 CD47이나 변이 KRAS 같은 표적을 억제한다는 사실을 시험관 내에서 확인하더라도 이를 동물에서 사람까지 그대로 외삽하기 어렵다는 설명이다.

레빈 이사는 “생물학은 빠르게 발전했지만 동물모델이 그 발전을 충분히 따라왔는지는 확신하기 어렵다”며 “동물에서 만든 종양이 사람 종양을 얼마나 대표하는지가 RNA를 종양에 전달할 때 중요한 한계”라고 말했다.

“mRNA 먼저 온다…microRNA도 결국 전달이 관건”

최준영 본부장은 이어 김빛내리 교수에게 microRNA와 mRNA의 암 치료 가능성을 물었다. 김 교수는 microRNA 치료제의 가능성을 열어두면서도 실제 치료제로 연결하기 위한 핵심 조건으로 적절한 microRNA 선정과 조직 선택적 전달을 꼽았다.

microRNA는 여러 mRNA의 발현을 동시에 조절할 수 있어 특정 암 생물학에 폭넓게 영향을 줄 가능성이 있다. 그러나 치료 효과로 연결하려면 암의 생물학적 네트워크에 실질적인 영향을 미치는 microRNA를 찾아내고 이를 필요한 조직과 세포에 전달해야 한다.

김 교수는 “microRNA 생물학은 이미 상당 부분 엔지니어링 단계로 넘어가고 있다”며 “특정 암 생물학에 폭넓은 영향을 미치는 microRNA를 어떻게 찾고, 그 RNA를 적절한 조직에 어떻게 전달할 것인지가 중요하다”고 말했다.

암 치료제 개발 측면에서는 mRNA가 microRNA보다 먼저 진전될 가능성을 제시했다. mRNA는 원하는 유전정보를 탑재해 세포가 특정 단백질을 발현하도록 설계할 수 있다는 점에서 활용 범위가 넓다.

김 교수는 mRNA 치료제가 해결해야 할 두 가지 기술적 과제로 유전자 발현 수준과 지속성과 전달 기술을 꼽았다. 그는 “mRNA에는 원하는 유전정보를 실을 수 있어 매우 흥미로운 분야”라며 “발현 수준과 지속성, 전달이라는 기술적 장벽이 있지만 두 영역 모두 빠르게 발전하고 있다”고 말했다.

AOC, 항체·Fab·펩타이드보다 중요한 건 ‘기능적 세포 내 전달’

잘레 뮈슬레히디노을루 부사장은 AOC의 높은 생산비가 희귀질환을 넘어 유병률이 높은 질환까지 적용되는 데 걸림돌이 될 수 있는지 물었다. 

레빈 이사는 비용 부담은 인정하면서도 단일클론항체 생산비가 낮아지고 있고 투여 간격을 충분히 확보할 경우 적용 범위를 넓힐 여지가 있다고 평가했다.

최준영 본부장은 펩타이드-올리고뉴클레오타이드 접합체 등 다른 유형의 전달체 가능성도 질문했다.

레빈 이사는 완전한 단일클론항체, 항체절편(Fab), 펩타이드 가운데 특정 전달체가 절대적으로 우월하다고 단정하기는 어렵다고 설명했다. 핵심은 전달체의 종류 자체보다 적절한 세포 표면 수용체를 통해 올리고뉴클레오타이드를 내재화하고 실제 작용이 가능한 세포 내 구획까지 유효한 수준으로 전달할 수 있느냐는 것이다.

레빈 이사는 “중요한 개념은 리간드 의존적 세포 유입(ligand-dependent uptake)”이라며 “특정 형태를 고집하기보다 필요한 내재화(internalization)를 유도할 수 있는 수용체와 리간드를 찾는 것이 중요하다”고 말했다. 작은 펩타이드 역시 혈중 체류시간과 면역원성을 조절할 수 있다면 유용한 전달체가 될 수 있다고 덧붙였다.

AOC의 링커 역시 단순한 연결 부품은 아니다. 청중이 ADC와 비교해 AOC에서 링커 선택이 상대적으로 덜 중요해 보인다고 질문하자 레빈 이사는 “링커가 중요하지 않은 것은 아니다”라고 선을 그었다.

세포 유형과 올리고뉴클레오타이드 화학 구조에 따라 요구되는 안정성과 물리화학적 특성이 달라질 수 있어 링커도 사례별 최적화가 필요하다. 다만 링커가 조직 전달을 결정하는 유일한 제한요인은 아니다.

“중요한 질문은 아직 인간이” AI 활용 놓고 기대·신중론

잘레 뮈슬레히디노을루 부사장은 토론 후반부 패널들에게 AI가 앞으로 10년간 RNA 연구와 치료제 개발을 어떻게 바꿀지 물었다.

김빛내리 교수는 자신의 연구실에서도 알파폴드(AlphaFold)와 대규모언어모델(LLM) 등 AI 도구를 적극적으로 활용하면서 연구 속도가 빨라지고 있다고 설명했다. 다만 현재까지 의미 있는 과학적 질문 자체는 연구자가 만들고 있다고 평가했다.

김 교수는 “지금까지 정말 중요한 질문은 항상 인간에게서 나왔다”며 “다음 단계에서는 AI가 연구를 가속하는 수준을 넘어 새로운 질문을 만들고 우리가 아직 알지 못하는 영역(unknown unknowns)을 찾는 데 도움을 주기를 기대하지만 실제 가능한지는 아직 알 수 없다”고 말했다.

레빈 이사는 AI가 제시한 결과를 그대로 받아들이는 것보다 모델이 무엇을 학습했고 왜 해당 결론을 냈는지 해석할 수 있어야 한다고 강조했다. 양질의 자체 데이터를 구축해 해석 가능한 AI 모델을 만들고, 모델이 찾아낸 예상 밖 패턴을 다시 실험으로 검증하는 데이터·실험 중심 접근이 필요하다는 설명이다.

권익찬 박사는 AI 활용에 신중한 입장을 보였다. 세포와 동물, 사람 사이의 생물학적 차이가 큰 만큼 AI를 이용한 새로운 표적이나 분자 발굴에는 아직 한계가 있지만, 사람이 장기간 검토해야 할 방대한 기존 데이터를 탐색하고 연결하는 데는 실질적인 도움을 줄 수 있다고 평가했다.

“바이러스는 이미 많은 답 발명…자연에서 배울 것 남아”

최준영 본부장은 객석에 있던 크레이그 멜로 교수에게도 AI와 향후 RNA 연구에 대한 의견을 요청했다.

멜로 교수는 AI에 대한 논의에서 자연이 여전히 중요한 배움의 원천이라고 강조했다. 생명체는 수십억 년 동안 핵산을 감염성 물질인 동시에 새로운 혁신을 만들어낼 수 있는 정보 자원으로 다뤄왔다.

멜로 교수는 “자연에는 아직 우리가 발견하지 못한 놀라운 것이 매우 많다”며 “바이러스는 우리가 필요로 하는 많은 것을 이미 발명해 놓았고, 앞으로 10년 역시 자연에서 배울 것이 굉장히 많은 시기가 될 것”이라고 말했다.

성무제 에스티팜 대표이사는 “오늘 우리는 기초과학의 발견이 플랫폼 기술과 신약개발을 거쳐 궁극적으로 환자 치료로 이어지는 특별한 여정을 확인했다”며 “과학자와 기업가, 임상의, 산업계 리더가 생명을 살린다는 공동 목표 아래 힘을 모을 때 혁신이 어떻게 진전되는지 이번 심포지엄이 잘 보여줬다”고 밝혔다.

이어 그는 “RNA 의약품은 이제 무엇이 가능할지를 이야기하는 단계를 넘어섰다”며 “앞으로 중요한 것은 우리가 함께 무엇을 실현할 수 있느냐이며, 에스티팜의 책임은 이러한 혁신을 더욱 가속하고 그 혜택을 고객과 환자에게 전달하는 것”이라고 강조했다.

한편 ‘RISC 2026’은 에스티팜이 주관하는 RNA 분야 전문 심포지엄이다. RNA 치료제의 기술 혁신부터 전달기술, 임상개발, 사업화 전략까지 연구개발 전반의 현안을 공유하는 자리로 마련됐다.

올해 행사에는 국내외 연구자와 산업계 전문가들이 참여해 RNA 신약의 상용화 경험과 향후 과제를 논의했다. 에스티팜을 비롯해 SK바이오팜, 삼양바이오팜, 에이비엘바이오, 올릭스, 써모피셔사이언티픽, 싸이티바 등 제약바이오 및 생명과학 기업들도 참여해 RNA 치료제 개발 기술과 사업화 전략을 공유했다.