"mRNA 지켜라"…바이오업계 '보호막' 기술전쟁

온도·화학물질에 약한 mRNA
세포內로 보낼 전달물질 필수
모더나도 로열티 내고 백신 생산

에스티팜, 기술 특허 출원
낮은 가격에 대량 생산 가능

아이진·나이벡 등 국내 기업
다른 방식 전달체 개발 분주

미국 바이오기업 모더나가 ‘메신저 리보핵산’(mRNA) 방식의 코로나19 백신 임상 3상에 ‘올인’했던 작년 7월. 미국 특허심판원은 “모더나가 바이오 벤처기업 알뷰투스 바이오파마의 기술을 침해한 만큼 로열티를 내야 한다”는 판결을 내렸다. 코로나19 백신을 하루빨리 내놔야 했던 미국 보건당국이 “특허 침해가 아니다”고 노골적으로 모더나 편을 들었지만, 결정은 뒤집히지 않았다.

당시 문제가 된 특허는 mRNA를 보자기처럼 감싸 세포 안으로 전달해주는 ‘지질나노입자 기술’(LNP). 지난해 처음 등장한 mRNA 백신이 뜨면서 LNP의 ‘몸값’도 덩달아 뛰고 있다. 국내외 바이오 기업들이 LNP를 비롯한 mRNA 전달 기술을 확보하는 데 팔을 걷어붙인 이유다.

연 수천억원으로 뛴 LNP 특허료

mRNA 방식인 코로나 백신의 기전은 이렇다. 먼저 항원(코로나19 바이러스)의 정보를 가진 mRNA를 몸 안에 주입한다. mRNA 바이러스 정보 덕분에 면역체계는 코로나19 항체(항원에 대한 면역성을 지니는 물질)를 미리 만들어둔다. 실제 코로나19 바이러스가 몸속에 들어오면 이 항체들이 바이러스와 싸운다.

mRNA 백신은 다른 백신에 비해 개발 기간이 짧고 예방률이 높은 게 강점이다. 화이자, 모더나 등 mRNA 방식의 코로나19 백신의 예방률은 94~95%로 바이러스 벡터 방식의 아스트라제네카(70.4%)를 압도한다.

하지만 mRNA는 온도나 화학물질 등 주변 환경에 취약하다는 약점을 안고 있다. 더구나 몸 안에는 mRNA를 잘 분해하는 효소가 있어 항체가 형성되기 전 대부분 사라진다. mRNA를 보호하는 LNP의 몸값이 뛴 이유가 여기에 있다. 모더나와 화이자 모두 LNP 기술을 썼다. 물에 잘 녹는 물질인 지질과 콜레스테롤, 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 조합해 RNA가 세포 안으로 들어간 뒤 방출되도록 했다.

관련 특허는 대부분 알뷰투스의 몫이다. 코로나19 백신 매출 규모를 감안하면 로열티만 연간 수천억원에 달할 것이란 관측이 나온다. 화이자와 모더나는 물론 전 세계 제약·바이오업계가 알뷰투스의 특허를 피할 수 있는 새로운 전달 방식 개발에 뛰어든 이유다. “앞으로 mRNA 백신의 기술력은 얼마나 많은 LNP 특허를 보유하느냐에 따라 달라질 것”(남재환 가톨릭대 의생명과학과 교수)이란 전망까지 나올 정도다.

국내에선 에스티팜이 자체적으로 LNP 기술을 개발해 특허를 출원했다. LNP 특허를 보유한 나라는 미국과 독일밖에 없다. 에스티팜 관계자는 “모더나가 쓰는 값비싼 지질 대신 저렴한 지질을 사용했다”며 “낮은 가격에 대량 생산할 수 있다”고 말했다.

LNP 대안 찾기에 분주한 K바이오

LNP는 몇몇 문제점도 안고 있다. ‘아나필락시스’를 유발하는 게 대표적이다. 아나필락시스는 외부에서 들어온 항원에 대한 반응으로 일어나는 전신 알레르기를 말한다. LNP 기술을 쓰면 보관도 까다로워진다. 화이자 백신은 영하 70도, 모더나는 영하 20도 안팎에서 보관해야 하는 이유가 여기에 있다.

이 때문에 한국의 아이진은 LNP 대신 리포솜을 백신 전달체로 이용하는 백신 개발에 나섰다. 리포솜은 작은 구 형태의 물질로 보통 암을 치료하는 항암제, 백신 등의 약물전달운반체로 쓰인다. 유원일 아이진 대표는 “세포막과 비슷한 성질의 양이온성 리포솜이 RNA를 둘러싸 세포 안으로 안전하게 옮긴다”며 “리포솜을 전달체로 하는 mRNA 백신을 개발하는 곳은 전 세계에서 아이진이 유일하다”고 말했다. 아나필락시스와 같은 부작용도 없고, 상온 유통도 가능하다는 게 회사 측 설명이다.

나이벡은 단백질 조각인 펩타이드를 활용한 mRNA 전달체를 개발 중이다. 모더나 등이 관심을 보여 공동 연구를 진행하고 있다. 세포막을 뚫을 수 있는 세포 투과 펩타이드에 mRNA 물질을 달아 약물을 원하는 곳에 전달해주는 기술을 연구하고 있다.

김우섭 기자 duter@habkyung.com