시베리아 과학자들, 핵산 기반 암·HIV '스마트 약물' 개발
러시아 과학원 시베리아 지부 화학생물학 및 기초의학 연구소(ICBFM SB RAS) 전문가들이 치료용 올리고뉴클레오티드라는 새로운 계열의 약물을 연구하고 있다. 이 '스마트' 분자는 돌연변이 RNA를 특이적으로 표적할 수 있어 암과 HIV를 포함한 중증 유전질환 및 감염병 치료 가능성을 열어준다.
치료용 올리고뉴클레오티드: 시베리아 과학자들이 암과 HIV를 위한 '스마트 약물'을 만드는 방법
서론
"핵심 아이디어는 이렇습니다. 병원체의 유전자 구조를 파악하면, 그 '해충'의 게놈만 특이적으로 표적하는 구조물을 만들 수 있습니다."
ICBFM SB RAS 부소장이자 화학 박사인 드미트리 피시니의 이 말은 노보시비르스크 아카뎀고로도크에서 현재 진행 중인 과학 혁명의 본질을 설명한다. 바로 치료용 올리고뉴클레오티드, 즉 살아있는 유기체의 소프트웨어 코드처럼 유전자를 켜고 끌 수 있는 합성 핵산 단편에 관한 이야기다.
노벨상 수상자 시드니 올트먼이 '미래의 항생제'라고 부르는 이 기술은 한때 불치병으로 여겨졌던 종양학, HIV, 유전질환, 결핵 등을 치료할 수 있다. 오늘날 러시아 과학자들은 이 계열 최초의 국산 약물을 개발할 기로에 서 있으며, 세계에 유사체가 없는 독특한 분자—포스포릴구아니딘—을 개발하고 있다.
사건 개요 및 일정
치료용 올리고뉴클레오티드란?
올리고뉴클레오티드는 13~25개의 뉴클레오티드로 구성된 짧은 핵산(DNA 또는 RNA) 사슬이다. 이들의 '스마트' 특성은 세포 내 메신저 RNA(mRNA)의 상보적 서열에 결합하여 '비정상' 또는 과잉 단백질의 합성을 차단하는 능력에서 비롯된다.
치료용 올리고뉴클레오티드의 주요 분류:
- 안티센스 올리고뉴클레오티드(ASO) — 표적 mRNA에 결합하여 불활성화 (척수성 근위축증 치료제 누시너센)
- 소간섭 RNA(siRNA) — RNA 간섭을 유발하여 유전자 '침묵' (아밀로이드증 치료제 파티시란)
- 앱타머 — 독특한 3차원 구조로 접혀 표적 단백질에 결합
현재까지 16개의 임상 적응증에 대해 24개의 올리고뉴클레오티드 약물이 전 세계적으로 승인되었다. 2025년에만 FDA가 피투시란(혈우병), 도니다로센(유전성 혈관부종), 플로자시란(가족성 킬로미크론혈증 증후군) 등 세 가지 신약을 승인했다.
러시아 개발: 포스포릴구아니딘
러시아 개발의 핵심 차별점은 '포스포릴구아니딘'이라는 완전히 독창적인 올리고뉴클레오티드 화학 변형이다.
과학자들이 해결하는 문제: 천연 올리고뉴클레오티드는 체내에 도입되면 방어 메커니즘에 직면한다—뉴클레아제(외래 DNA/RNA를 파괴하는 효소)의 공격을 받는다. 표적에 도달하려면 체내를 '속일' 화학적 변형이 필요하다.
"인체를 비롯한 모든 생명체는 외래 핵산과 싸우기 위한 다양한 수단을 갖추고 있습니다." 드미트리 피시니가 설명한다. "따라서 문제는 생체계를 속여 표적에 도달하고 효과를 발휘하며 무독성인 올리고뉴클레오티드 유도체를 개발하는 것입니다."
포스포릴구아니딘의 장점:
- 생체액 내 안정성 — 뉴클레아제에 의해 분해되지 않음
- 무독성 — 완료된 시험에서 부작용 없음
- 합성 용이성 — 표준 자동화 장비로 생산 가능
- 완전 국산 개발 — 러시아 지적 재산권
전달 시스템: 약물을 올바른 세포로 보내는 방법
ICBFM SB RAS 과학자들이 해결한 두 번째 핵심 문제는 표적 전달이다. 정맥 투여 시 올리고뉴클레오티드는 전신에 퍼져 신장을 통해 빠르게 배설되므로 표적에 도달하지 못한다.
"암, 염증 등과 관련된 과발현 단백질이 여럿 있습니다." ICBFM SB RAS 핵산 생화학 연구실장이자 생물학 박사인 마리나 젠코바가 설명한다. "안티센스 뉴클레오티드는 이들의 합성을 억제하여 감염 확산을 막을 수 있습니다. 주요 문제는 적절한 위치로의 전달입니다."
개발된 해결책: 과학자들은 지질로 구성된 최대 100나노미터 크기의 입자인 양이온성 리포솜을 사용한다. 이들은 올리고뉴클레오티드에 결합하여 혈액 내에서 보호하고 세포 내 진입을 촉진한다.
종양학 맞춤 전달: 리포솜은 엽산으로 변형되는데, 암세포는 표면에 엽산 수용체를 과발현하기 때문이다. 이는 종양 세포와의 표적 상호작용을 보장한다. "현재 더 복잡한 주소 지정 시스템을 만들기 위해 노력 중이며, 특정 세포에 의한 복합체 흡수를 촉진할 수 있는 펩타이드와 항체를 부착하는 방법을 찾고 있습니다." 마리나 젠코바가 덧붙인다.
개발 현황 및 전망
이 연구는 노벨상 수상자 시드니 올트먼이 이끄는 러시아-미국 생의학 화학 연구소 내에서 수행된다.
현재 단계: 과학자들은 생체 내 연구에 접근하고 있으며, 전임상 시험을 위한 가장 유망한 후보를 선별 중이다.
표적 질환:
- 결핵 — 결핵균 유사체에 대해 효과 확인
- 유전자 돌연변이 — 뒤시엔 근이영양증, 올리고뉴클레오티드가 mRNA 성숙을 교정
- 종양학 — 과발현된 종양 단백질 억제
- HIV — 바이러스 단백질 합성 억제
즉각적 계획: 연구소와 러시아 과학원 시베리아 지부 세포학 및 유전학 연구소 연방연구센터의 협력으로 전임상 시험을 진행한다. "프로젝트의 끝에 가까워지고 있지만, 작업의 끝은 아닙니다. 연구실은 유지되며 연구는 계속될 것입니다." 드미트리 피시니가 강조한다.
2026년 7월, ICBFM SB RAS는 전러시아 학술대회 '공학 생물학 및 바이오의약품'을 개최하여 치료용 핵산, 앱타머, RNA 및 DNA 백신, 표적 전달 시스템을 논의할 예정이다.
영향 및 의의
의학계: 글로벌 트렌드 확인
2025년은 글로벌 올리고뉴클레오티드 치료제에 획기적인 해였다. 24개 승인 약물을 보유한 이 계열은 마침내 실험 단계에서 임상적으로 성숙한 단계로 전환되었다. 현대 연구는 간 표적 전달을 위한 GalNAc 접합, 뉴클레아제 보호를 위한 화학 변형, 특이성 향상을 위한 AI 설계를 사용한다.
러시아의 포스포릴구아니딘 개발은 이러한 글로벌 트렌드에 부합하며, 안정성과 전달 문제에 대한 근본적으로 새로운 화학적 해결책을 제시한다. "올트먼 교수 자신이 이러한 올리고뉴클레오티드 기반 화합물을 미래의 항생제라고 부릅니다." 드미트리 피시니가 말한다.
러시아 의료계: 기술 주권
포스포릴구아니딘 개발은 완전히 국내 지적 재산이다. 외국 특허가 많은 기술 사용을 차단하는 환경에서 자체 올리고뉴클레오티드 약물 플랫폼을 구축하는 것은 전략적 중요성을 갖는다.
"앞서 언급한 유도체들은 특허가 등록되어 있으며, 우리는 합성 원리를 이해하고 있어 양심적으로 유사한 것을 만들 수 있지만, 타인의 작업 플랫폼을 사용할 권리가 없습니다. 이는 우리의 지적 재산이 아니기 때문입니다." 드미트리 피시니가 설명한다.
종양학: 새로운 지평
종양학 방향은 특히 중요하다. "문제는 가장 악성 종양일수록 표면 수용체—식별 표지—가 적다는 것입니다." 마리나 젠코바가 말한다. 그러나 엽산 사용과 펩타이드 및 항체 부착 가능성은 공격적이고 전이성인 종양에도 표적 치료의 길을 열어준다.
추가 방향은 진단이다. ICBFM SB RAS 과학자들은 복잡한 PCR 장비 없이 환자 옆에서 돌연변이를 검출할 수 있는 형광 핵산 유도체 기반 바이오센서도 개발 중이다.
주요 관계자 반응
국제 과학계는 이 방향의 가능성을 확인한다. 2025년 Molecular Therapy: Nucleic Acids 저널에 게재된 리뷰 논문에서 저자들은 '핵산은 코딩 및 비코딩 서열을 표적하는 치료제로 자리 잡았다. siRNA, mRNA, 앱타머, 안티센스 올리고뉴클레오티드를 포함한 여러 유형의 핵산 양식이 규제 기관의 치료 승인을 받았다'고 밝혔다.
파트너 및 협력: 포스포릴구아니딘 개발자들은 모스크바, 스웨덴, 영국의 동료들과 접촉하여 독립 분석을 위한 유도체를 제공하고 있다. "다른 연구진이 수행한 테스트에서도 명시된 특성의 존재가 확인되었습니다." 드미트리 피시니가 말한다.
러시아 과학원 시베리아 지부 및 로스테크는 이 방향의 개발을 지원한다. 2026년 노보시비르스크 아카뎀고로도크에서 공학 생물학 및 바이오의약품에 관한 전문 학술대회가 개최될 예정이며, 이는 해당 주제의 높은 우선순위를 시사한다.
전망 및 결론
ICBFM SB RAS의 치료용 올리고뉴클레오티드 개발은 기초 연구에서 전임상 시험으로 전환되는 중요한 단계에 있다.
단기 전망(2026~2027):
- 생체 내 연구를 위한 가장 유망한 후보 선정 완료
- 연구소 및 러시아 과학원 시베리아 지부 세포학 및 유전학 연구소 연방연구센터에서 전임상 시험 시작
- 표적 범위 확대—결핵에서 종양학 및 유전질환까지
장기 과제(2028~2030):
- 인체 임상 시험 진입—가장 어렵고 비용이 많이 드는 단계
- 포스포릴구아니딘의 확장 가능한 생산 보장
- 러시아 연방 보건부 규제 승인
주요 결론:
노보시비르스크 과학자들은 단순한 신약이 아니라 '스마트 약물' 전체 계열을 위한 기술 플랫폼을 창조하고 있다. 포스포릴구아니딘은 향후 수십 년간 더욱 가속화될 것으로 예상되는 글로벌 올리고뉴클레오티드 치료제 트렌드에 대한 러시아의 대답이 될 수 있다.
드미트리 피시니가 말했듯이: "우리는 프로젝트의 끝에 가까워지고 있지만, 작업의 끝은 아닙니다." 그리고 이 말에는 현재 상황의 핵심이 담겨 있다: 근본적인 돌파구는 이미 마련되었지만, 실험실 샘플에서 약국까지의 길은 이제 시작되었다. 그러나 러시아가 치료용 핵산을 위한 자체 독창적 플랫폼을 보유했다는 사실 자체가 미래를 조심스럽지만 진정한 낙관으로 바라볼 수 있게 한다.
— Editorial Team
