실험용 mRNA 전달 시스템, 실험실 세포에서 잠복 HIV 재활성화

HIV 치료제가 아닌, 전달 기술의 진전

멜버른 연구진이 LNP X라는 지질 나노입자를 개발해 실험실 실험에서 휴지기 CD4 T세포에 메신저 RNA를 75% 넘는 효율로 전달했다. 이 시스템은 HIV 감염인의 몸에서 채취한 세포에 잠복한 HIV도 재활성화했다. 치료 중에도 활동을 멈춘 채 남아 있는 감염 세포에 도달하는 일은 HIV 완치법 연구의 주요 장애물이다.

이 연구는 2025년 5월 29일 《네이처 커뮤니케이션스》에 게재됐으며, 멜버른대학교 피터 도허티 감염·면역 연구소에서 진행됐다. 연구진인 폴라 세바알, 스타니슬라프 칸, 브리짓 피셔, 마이클 모소는 샤론 르윈과 마이클 로슈의 연구실에서 연구했다.

핵심 성과는 HIV 감염을 제거한 것이 아니라 물질 전달과 HIV 재활성화에 관한 것이다. 연구진은 분리한 세포를 이용했으며 사람에게 치료제를 투여하지 않았다. LNP X가 HIV 저장고를 없애거나, 누군가 약 복용을 중단할 수 있게 하거나, 완치 효과를 냈다는 점도 입증하지 않았다.

연구 책임 저자인 피터 도허티 연구소 연구원 폴라 세바알은 성명을 통해 연구 결과를 다음과 같이 설명했다.

HIV 완치법을 연구하는 저희의 목표는 바이러스가 숨어 있는 곳까지 도달하는 것이었습니다,

HIV에 도달하는 것과 HIV를 제거하는 것의 차이는 중요하다. 이번 실험은 잠복 바이러스를 활성화해 면역 방어 체계가 알아차릴 가능성을 제공한다. 성공적인 치료법이 되려면 감염 세포를 제거하거나, 항레트로바이러스제를 계속 복용하지 않아도 HIV를 억제할 수 있어야 한다.

억제된 HIV가 다시 나타날 수 있는 이유

항레트로바이러스 치료는 HIV의 증식을 막고 바이러스를 무기한 억제할 수 있다. 이 치료는 감염인의 수명을 늘리고 건강한 삶을 돕는 동시에 전파 위험도 낮춘다. 그러나 감염된 세포를 모두 없애지는 못한다.

HIV는 유전 물질을 사람 세포의 DNA에 삽입한다. 면역 반응을 조율하는 CD4 T세포 가운데 일부는 휴지 상태에 들어간다. 이때 바이러스 유전 물질은 대부분 비활성 상태로 남아 바이러스 활동이 거의 나타나지 않으므로 면역 방어 체계가 감염 세포를 알아차리기 어렵다.

이 세포들은 HIV 저장고의 일부를 이룬다. 일부 세포에는 감염을 다시 시작할 수 있는 바이러스가 남아 있어 치료를 중단하면 HIV가 다시 증식할 수 있다. 약물은 활발한 바이러스 증식을 억제하지만, 잠복 바이러스 DNA는 별도의 문제다.

멜버른 연구는 잠복 역전, 즉 숨어 있는 HIV가 다시 활동하도록 유도하는 방법에 초점을 맞췄다. 이를 “킥 앤 킬(kick and kill)” 접근법이라고도 한다. 첫 단계는 바이러스를 깨우는 것이고, 다음 단계에서는 감염 세포를 제거해야 한다. 이번 연구는 첫 단계의 진전을 보여줬지만, 두 번째 단계는 해결하지 못했다.

LNP X가 휴지기 세포에 전달하는 물질

메신저 RNA(mRNA)는 세포가 단백질을 만들 때 사용하는 일시적인 지침이다. 연구진은 이 지침을 지질 나노입자에 담았다. 지질 나노입자는 지방 성분으로 만든 작은 입자로, 세포 안으로 내용물을 운반하는 데 도움을 준다.

이런 전달 방식은 코로나19 mRNA 백신으로 널리 알려졌다. 하지만 이번 연구의 목적은 달랐다. 새 감염에 대비해 사람에게 백신을 접종하는 대신, 휴지기 T세포에 지침을 전달해 세포 안에 이미 존재하는 HIV를 활성화하는 것이었다.

휴지기 CD4 T세포는 mRNA를 전달하기 어려운 세포다. 전달 방식은 세포를 손상하거나 원치 않게 활성화하지 않으면서 충분한 양의 물질을 세포 안으로 넣어야 한다. LNP X는 이 문제를 해결하기 위해 설계됐다.

유럽 에이즈 치료 단체의 6월 29일 요약문은 HIV Tat mRNA와 HIV 긴 말단 반복부 CRISPR 활성화(CRISPRa)를 포함한 후보 도구의 전달을 설명한다. 요약문은 이번 결과가 실험실 연구이며 사람에게 효과가 입증된 치료법은 아니라고 밝힌다.

Tat 실험에는 HIV Tat 단백질의 첫 72개 아미노산을 암호화한 mRNA가 사용됐다. Tat는 유전 정보가 RNA로 복사되는 과정인 바이러스 전사를 활성화하는 데 관여한다. 이 단백질을 만들라는 지침을 전달하자 잠복 HIV 유전 물질이 활성화됐다.

실험으로 실제 확인된 것

휴지기 CD4 T세포에서 보고된 전달 효율은 75%를 넘었다. 이 수치의 기술적 명칭인 형질주입 효율은 유전 지침이 세포에 얼마나 성공적으로 도입됐는지를 나타낸다. HIV의 75%가 제거됐다거나 감염 세포의 75%가 파괴됐다는 뜻은 아니다.

이 구분은 실험실에서 나온 고무적인 수치가 완치율로 오해되는 것을 막아준다. 효율적인 전달은 이 접근법에 필요하지만, 과학자들이 개발하려는 치료법의 여러 요소 가운데 하나일 뿐이다.

Tat mRNA는 HIV 감염인에게서 채취해 체외에서 연구한 CD4 T세포의 잠복 상태를 역전시켰다. 이를 체외(ex vivo) 실험이라고 하는데, 세포는 사람에게서 채취했지만 채취 후에 처리했다는 뜻이다.

연구진은 시험 조건에서 뚜렷한 독성이나 원치 않는 T세포 활성화가 나타나지 않았다고 보고했다. 이는 고무적인 결과다. 과거 일부 잠복 역전 시도는 활성이 약하거나 의도한 표적 외에 해로운 영향을 미치는 문제를 겪었다.

실험실 관찰만으로 살아 있는 사람의 몸 전체에서 안전하다고 입증할 수는 없다. 배양 접시 속 세포에는 통제된 방식으로 물질을 노출할 수 있지만, 사람에게 투여한 입자는 몸속을 순환하고 관련 조직에 도달해 다른 곳에 허용할 수 없는 영향을 주지 않으면서 내용물을 전달해야 한다. 이번 연구는 이런 과제를 해결하지 못했다.

CRISPR 전달은 별도의 성과

LNP X는 CRISPR 활성화 도구도 전달했다. CRISPRa는 CRISPR 기술에서 유래한 구성 요소를 활용해 지정된 유전 표적의 활성을 높인다. HIV DNA를 잘라내거나 영구적으로 비활성화하기 위해 CRISPR를 사용하는 방식과는 다르다.

이 실험에 관한 상세 설명에 따르면 CRISPR 활성화는 불멸화 인간 T세포주, 즉 반복적인 실험실 연구를 위해 유지되는 세포 집단에서 시연됐다. 반면 Tat를 이용한 잠복 역전 실험에는 HIV 감염인에게서 채취한 CD4 세포가 포함됐다.

보다 포괄적인 설명에서는 Tat와 CRISPRa를 LNP X에 실을 수 있는 후보 도구로 함께 다룬다. 다만 각 도구를 시험한 환경은 다르다는 점이 중요하다. 실험실 세포주에서 나온 결과만으로 환자에게서 채취한 휴지기 세포에서도 같은 효과가 난다고 볼 수 없으며, 사람에게서의 효과는 더욱 입증되지 않았다.

연구진은 둘 이상의 물질을 실을 수 있는 전달 플랫폼을 선보였다. 그러나 임상 환경에서 이 플랫폼이 사람 세포의 HIV를 잘라냈다는 점은 입증하지 않았다. HIV를 유전적으로 제거하거나 영구적으로 비활성화하는 것은 향후 가능성이며, 이번 연구로 확인된 성과는 아니다.

재활성화만으로는 감염 세포를 제거할 수 없다

HIV를 활성화하면 바이러스 물질을 만들어내는 감염 세포가 드러날 수 있다. 그러면 면역 방어 체계나 다른 치료법이 해당 세포를 제거할 기회가 생길 수 있다. 그러나 바이러스가 드러났다고 해서 감염 세포가 반드시 죽는 것은 아니다.

과거 잠복 역전 물질은 실험실에서 HIV 활동을 늘렸지만, 단독으로는 저장고를 안정적으로 줄이지 못했다. 일부 물질은 HIV 이외의 영역에도 작용해 독성을 유발할 수 있었다. 이런 경험은 더 강력한 재활성화 방법도 완전한 치료 전략의 일부로 시험해야 하는 이유를 보여준다.

멜버른 연구팀은 T세포를 전반적으로 활성화하지 않고 지침을 전달하는 방법을 연구하고 있다. 바이러스를 재활성화하는 일과 면역 세포 전체를 활성화하는 일은 서로 다른 생물학적 과정이다. 후자를 피하면 원치 않는 영향을 줄일 수 있지만, 이런 이점은 분리된 세포를 넘어선 시험을 거쳐야 한다.

향후에는 잠복 역전과 함께 HIV에 대한 면역 반응을 강화하는 치료처럼 감염 세포 제거를 돕는 개입을 병행할 가능성이 크다. 어떤 병용법이 효과가 있을지, 저장고를 얼마나 줄일 수 있을지, 바이러스 재증식을 막을 수 있을지는 이번 연구로 확인되지 않았다.

2020년의 아이디어에서 동물실험까지

마이클 로슈와 함께 연구를 총괄한 샤론 르윈은 이 연구가 코로나19 팬데믹 기간에 시작한 작업에서 비롯됐다고 설명했다. 르윈은 성명을 통해 앞선 mRNA 프로젝트가 HIV 연구로 이어진 과정을 밝혔다.

2020년 저희 연구실은 코로나19 치료제를 전달할 mRNA를 살펴보기 시작했습니다. 서로 매우 다른 두 바이러스지만, 그 작업은 HIV 연구에 관한 새로운 아이디어를 많이 불러일으켰습니다,

이 과정은 연구 결과에 이르기까지 여러 해가 걸렸다는 점과 제안된 치료법이 아직 초기 단계라는 점을 함께 보여준다.

• 2020년: 르윈 연구실이 잠재적인 코로나19 치료제에 mRNA를 전달하는 방법을 연구하기 시작했고, 이 작업은 HIV 연구에 영감을 줬다.
• 2025년 5월 29일: 《네이처 커뮤니케이션스》가 LNP X 연구를 게재했다.
• 2025년 6월: 연구 결과를 다룬 보도에서 전임상 동물실험 준비가 진행 중이라고 전했다.
• 2025년 6월 29일: 유럽 에이즈 치료 단체가 실험실 연구 결과를 요약해 발표했다.

인체 임상시험 시작 날짜는 제시되지 않았다. 동물실험을 통해 생물체 안에서도 전달과 HIV 재활성화가 안전하게 이뤄질 수 있는지 먼저 살펴야 한다.

사람에게 혜택을 주기 전 확인해야 할 것

추가 연구를 통해 적절한 용량과 안전성, 생체 내 분포를 확인해야 한다. 생체 내 분포란 나노입자가 몸속 어디로 이동해 축적되는지를 뜻한다. 분리된 세포에 효율적으로 도달하는 시스템도 장기와 조직, 다른 세포 유형에 노출되면 다르게 작용할 수 있다.

연구진은 관련 저장고에 충분히 도달할 수 있는지, 재활성화를 신뢰할 만한 제거 방법과 결합할 수 있는지도 확인해야 한다. 임상 연구에서는 HIV 활동이 일시적으로 증가하는 것과 감염이 지속적으로 줄어드는 것을 구분해야 한다.

의사이자 연구자인 벤저민 영(Benjamin Young) 의학박사·철학박사는 낙관적인 개발 일정으로 인체 대상 시험 전 2~3년의 연구를 거친 뒤 1·2·3상 인체 시험에 최대 10년이 걸릴 수 있다고 추정했다. 일반적으로 각 임상시험 단계는 초기 안전성 평가에서 효과 검토로, 이어 더 큰 집단에서 결과를 확인하는 방향으로 진행된다.

이 추정은 연구진이 발표한 일정이 아니며, 각 단계에서 수용 가능한 결과가 나오는지에 따라 진행 속도도 달라진다. 개발에 성공하더라도 임상에서 쓸 수 있는 치료법이 확립되기까지 여러 해가 걸릴 수 있다는 뜻이다.

이 전달 플랫폼은 HIV 이외의 분야에도 활용될 수 있다. 연구를 공동 총괄한 마이클 로슈는 암과 자가면역 질환을 향후 연구 가능한 분야로 꼽았다.

HIV가 숨어 있는 백혈구는 일부 암과 자가면역 질환을 비롯한 다른 질병에도 관여합니다,

이런 가능성은 관련 면역 세포에 여러 종류의 지침을 전달할 수 있다는 데 기반한다. HIV 실험은 암이나 자가면역 질환에 대한 효과를 입증하지 않았다. 현재 HIV와 함께 살아가는 사람들에게 실질적으로 달라진 점은 없다. 이번 실험실 연구 결과는 항레트로바이러스 치료를 중단할 이유가 아니다.

핵심 요점

• 2025년 5월 29일 발표된 연구는 LNP X를 사람에게 투여한 치료제로 시험한 것이 아니라 실험실 세포에서 시험했다.
• 휴지기 CD4 T세포에서 보고된 mRNA 전달 효율은 75%를 넘었다. 이는 완치율이 아니다.
• Tat mRNA는 HIV 감염인에게서 채취한 세포의 잠복 HIV를 재활성화했다.
• 시험한 실험실 조건에서는 뚜렷한 독성이나 원치 않는 T세포 활성화가 관찰되지 않았다.
• CRISPR 활성화 도구의 전달도 시연됐으며, 상세 설명에 따르면 불멸화 T세포주에서 이뤄졌다.
• 인체 임상시험에 앞서 동물실험과 용량 평가, 안전성 검사가 필요하다. 임상시험 시작 날짜는 발표되지 않았다.
• HIV 재활성화만으로 감염이 제거되지는 않는다. 항레트로바이러스 치료는 계속 필요하다.