중앙대학교 생명과학과 이강석 교수와 약학부 배지현 교수 연구팀이 암세포 증식을 조절하는 전달 RNA(tRNA)에서 유래된 RNA 조각의 생성과 생리작용 원리를 규명했다. RNA 치료제의 핵심 난제를 극복한 것이기에 RNA 치료제의 실용화 가능성을 높이는 것은 물론 암을 비롯한 다양한 질환을 효과적으로 치료하는 전략을 수립하는 데에도 큰 도움이 될 것으로 보인다. 

연구팀이 규명한 연구성과는 tRNA 조각이 세포 내 스트레스 상황에서 RNA 분해효소 IRE1α에 의해 선택적으로 생성되며, 이 tRNA 조각이 암세포 증식을 조절하는 핵심 역할을 수행한다는 내용으로 압축할 수 있다. 

▲ 이 강석 교수    ▲ 배 지현 교수

tRNA 유래 소형 RNA 조각은 전사·발현 조절, mRNA 안정화, 번역 억제·활성화 등 다양한 기능을 수행한다. 소형 RNA 조각은 다양한 암과 신경 질환의 핵심 조절자 역할을 할 수 있다. 바이오마커와 치료 표적으로도 활용될 가능성이 높다는 연구 결과들이 존재한다. 

문제는 tRNA에서 유래한 특정 RNA 조각이 어떤 분해요소에 의해 생성되는지, 세포 내에서 수행하는 기능은 무엇인지, 필요한 인자는 무엇인지 등 분자적 메커니즘이 밝혀지지 않았다는 점이다. 

연구팀은 새로운 tRNA 조각 생성 메커니즘을 발견한 데 더해 암세포 증식과 유전자 조절 역할을 규명했으며, 진화적 보존성과 질병 치료 가능성에 대해서도 유의미한 연구 성과를 발표했다. 이번 연구 성과는 올해 노벨 생리의학상을 수상한 마이크로RNA와 함께 다양한 작은 RNA 조각의 생성 과정과 생명체의 여러 생리적 활성에 미치는 기작을 규명했다는 점에서 높은 평가를 받고 있다. 

이번 연구성과는 공동연구를 통해 도출된 것이다. 두 교수가 이끄는 중앙대학교-㈜엔이에스바이오테크놀러지 연구팀을 비롯해 대구가톨릭대 의과대학, 중국 연변대 약학대학 연구팀이 공동연구에 참여했다. 

이강석 교수가 대표이사를 맡아 운영 중인 ㈜엔이에스바이오테크놀러지가 연구성과를 도출하는 데 결정적인 역할을 했다. ㈜엔이에스바이오테크놀러지가 개발한 핵산 전달 플랫폼 시스템을 활용한 결과 RNA 치료제의 생체 내 고효율 전달과 안정성을 확보할 수 있었고, 이 분야의 핵심 난제를 극복하는 결과로 이어졌다. 

이번 연구는 한국연구재단의 선도연구센터와 중견연구자지원사업, 보건복지부의 감염병 예방, 치료 기술 개발사업 등의 지원을 받아 수행된 것이다. 해당 연구성과는 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)지’에 10월 28일자로 온라인 게재됐다.

이강석 교수는 “tRNA가 단순한 분해 산물이 아닌 생명체 적응과 유전자 조절에 핵심적인 역할을 수행하는 기능적 RNA라는 점을 밝혀낸 것이 기존 연구와의 큰 차별점”이라며, “자체 개발한 핵산전달 플랫폼 기술을 활용해 RNA 치료제의 안정성과 전달체의 안정성 문제를 극복했다. RNA 기반 치료제의 실용화 가능성을 한층 높인 이번 연구성과가 암을 비롯한 다양한 질환의 치료 전략을 수립하는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

그림】본 연구에서 발견한, 효모에서 인간에게 이르기까지 다양한

진핵생물에서 진화적으로 보존된 tRNA 조각생성과 생리활성조절 기작 모식도