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김빛내리 기초과학연구원(IBS) RNA연구단장(서울대 생명과학부 석좌교수·사진)이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신과 치료제의 성능을 대폭 늘릴 단초를 발견했다.mRNA 치료제는 우리 몸속에서 오래 유지되지 못하는 것이 단점이었는데,이번 연구로 수명이 3배 이상 늘어날 것으로 기대된다.
◆ 글로벌 학술지 '셀'에 게재
김 단장은 337종에 달하는 척추동물 감염 바이러스를 대규모로 분석해 리보핵산(RNA)의 안정성과 단백질 생성 효과를 높이는 다양한 조절 요소를 발굴하고,작동 원리까지 규명했다고 밝혔다.이 논문은 14일 국제학술지 셀에 게재됐다.
김 단장은 바이러스에서 해결책의 단서를 찾았다.일부 바이러스는 유전정보를 RNA에 저장하기 때문에 RNA를 오래 보호하는 다양한 전략을 발달시켜 왔다.바이러스가 사용하는 전략을 인체에 적용하면 mRNA 약물의 안정성과 치료 효과를 높일 수 있다는 게 김 단장의 가설이었다.
바이러스는 'TENT4 조절 효소'를 통해 안에 있는 RNA를 보호하고 있었고,이는 인체 안에 들어온 mRNA에도 활용이 가능했다.RNA 말단 조절 효소인 TENT4는 RNA 꼬리에 새로운 염기를 집어넣어 분해를 억제한다.이는 지난해 김 단장이 밝혀낸 원리이기도 하다.김 단장은 TENT4가 RNA를 보호하는 기전을 구체적으로 규명했다.RNA가 단백질을 많이 생성할 수 있게 만드는 조절 요소 23개를 찾아내 '테일론'이라고 이름 붙였다.그중에서도 'Pt1'이라는 요소는 RNA의 꼬리를 직접 연장하는 것으로 나타났다.
◆ mRNA 치료제 시장 선점 기대
실험 결과 Pt1을 mRNA에 붙이면 mRNA 꼬리에 있는 염기가 60개에서 194개까지 늘어났다.원래 몸 안에서 7.6시간만 버티던 mRNA의 수명은 23.1시간으로 늘어났다.이번 연구는 mRNA 치료제 개발과 상용화의 병목을 해결할 실마리를 보여준다는 평가다.mRNA 치료제의 장점은 빠르게 개발할 수 있다는 것이지만,룰렛 문월 단추 풀기치료 효과가 기존 치료제에 다소 미치지 못했다.미국 식품의약국(FDA)도 RNA의 불안정성을 해결해야 할 문제로 지적하고 있다.
이번 연구로 mRNA 치료제 시장의 성장에 더 속도가 붙을 것으로 기대된다.김 단장은 "이번 성과는 기존 mRNA 치료 기술의 한계를 극복하고 약효 지속성을 대폭 높일 수 있는 강력한 분자 도구가 될 것"이라고 밝혔다.그랜드뷰리서치에 따르면 mRNA 치료제 시장은 연평균 17%씩 성장해 2030년 313억달러(약 44조3000억원)에 달할 전망이다.
mRNA 치료제·백신
mRNA(메신저 리보핵산)를 이용해 우리 몸의 세포가 특정 단백질을 만들도록 유도하는 의약품.mRNA는 분자 구조가 불안정해 몸 안에서 오래 버티지 못하고 금세 분해된다.mRNA 코로나19 백신을 개발한 모더나는 "인체에는 RNA를 분해하는 효소가 많으며,체내에 넓게 전달되기 어렵다"고 설명한 바 있다.
[최원석 기자]
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