Lipid Nanoparticle (LNP)은 본래 Small molecule, 단백질, siRNA와 같은 payload를 원하는 세포 (예: 간)에 선택적으로 전달하기 위해 이용되었다. 특히 siRNA는 RNA가 가지는 분자의 불안정성과 인체 내의 다양한 Ribonuclease에 의한 분해, 그리고 면역분자들에 의한 공격 등으로 전달하고자 하는 세포에 도달하기 전에 분해되기 쉽기 때문에 초기의 siRNA 연구에서 Lipid Nanoparticle의 활용방안이 모색되었다.

초기에 예상했던 것과 달리 siRNA는 너무 작았고 상대적으로 LNP는 100 nM으로 컸기 때문에 siRNA 전달물질로서 LNP의 전달능력이 기대에 못 미친 것으로 드러났다. 하지만 LNP를 siRNA 전달물질로 사용하기 위한 오랜 연구결과 LNP분야는 RNA Delivery Vehicle로서의 가능성이 점차 높아져 갔다.

siRNA의 전달물질로는 맞지 않았지만 mRNA와 같은 거대분자의 전달물질로서는 LNP의 큰 분자구조가 가능성이 있다고 여긴 사람들은 LNP를 오랜 기간 연구하고도 Big Pharmaceuticals 의 siRNA 사업 포기와 함께 정리된 많은 연구진을 영입하여 LNP를 mRNA Delivery System으로 Optimization시키기 위한 연구를 진행하여 성공하기에 이른다.

Lipid Nanoparticle 분야의 선구자는 University of British Columbia의 Pieter Cullis교수님이다. Cullis 교수님은 지난 50여년간 LNP를 제안하고 상용화하기 위해 노력한 이 분야의 권위자이다. 본래 물리 전공으로 NMR연구를 이용하여 생체막 연구를 진행하던 중 LNP의 중요한 구조인 inverse lipid structure를 발견하였다.

2019년 Cullis교수님이 LNP연구하게 된 배경으로 부터 mRNA-LNP system이 나오기 까지에 대한 Interview가 실린 적이 있다.

그리고 아래는 작년에 Pieter Cullis 교수님이 강연한 내용이다.

Moderna 이전에 mRNA Therapeutics를 연구하던 CureVac이나 BioNTech은 Lipid Nanoparticle이 아닌 Naked mRNA를 그대로 주입하거나 Liposome을 통해 mRNA를 전달하는데 촛점을 맞추었는데 Moderna에 비해 임상시험 시작은 빨랐으나 진전이 되지 않았다. Moderna는 창업 초기부터 LNP의 가능성을 믿고 꾸준히 이 분야에 투자한 덕분에 mRNA-LNP의 조합을 임상시험에서 증명하였고 향후 CureVac과 BioNTech도 mRNA-LNP 조합을 택하게 된다.