외부에서 DNA를 주입하여 질병을 치료하는 유전자치료법이나 DNA 백신 개발에서 가장 큰 기술적 난제는 DNA를 핵 속으로 정확하게 전달하는 것이다.
세계 인구의 50~90%가 인간거대세포바이러스(HCMV)에 만성감염 되어 있다. 건강한 사람에서는 외관적으로 증상이 없지만, 유아는 청력 상실, 뇌성마비 장애를 겪고, 면역력이 약한 고령자에게서는 심혈관계 질환, 면역기능 결핍이 유발된다. HCMV 관련 장애아 및 고령 환자의 보살핌 및 치료에 필요한 막대한 사회경제적 비용을 고려해서 전미백신자문위원회는 우선순위로 개발되어야 할 백신 1위로 HCMV 백신을 선정한 바 있다. 참고로 2위는 만능 인플루엔자 백신이었다.
RNA 바이러스인 코로나, 인플루엔자의 복제는 세포질에서 이루어지므로 유전체인 RNA가 세포막만 통과하면 감염이 이루어진다. 이에 비해 HCMV 같은 DNA 바이러스의 복제는 핵 속에서 일어나기 때문에 DNA 유전체가 세포막을 통과한 후 핵막 장애물을 또 통과해야 한다. 바이러스 DNA가 핵막에 존재하는 핵공(nuclear pore)을 어떻게 통과하는지에서는 거의 알려지지 않고 있다.
본 연구진은 HCMV를 실험모델로 이용하여, 숙주 단백질인 STING이 바이러스 DNA의 핵 전달에 핵심적인 기능을 수행함을 밝혔다. STING은 DNA를 감싸고 있는 바이러스 껍질(캡시드)에 결합한 이후 이를 정확하게 핵공에 도킹시키고, DNA가 핵 속으로 빠져나가도록 하는데 필수적인 역할을 한다. STING이 결손된 세포에서는 바이러스 DNA 수송이 일어나지 못하고, 성공적인 감염에 실패하였다.
본 연구결과는 HCMV 만성감염 치료제 개발의 시발점을 마련하고, 나아가 유전자치료법과 DNA 백신 개발의 가장 큰 걸림돌인“DNA 전달”기술 혁신에 실마리를 제공할 것이라 기대한다.
이번 연구는 기초과학연구원 RNA 연구단과 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며 이번 달 미국국립과학원회보 (PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)에 게재되었다.