HIV를 막기 위한 단 한 번의 주사: MIT의 대담한 백신 혁신

이미지는 연구진이 개발한 복합 보조 백신에 의해 활성화된 B세포 모낭(청록색) 내 배아 중심(노란색)에 백신 항원(분홍색)이 농축되는 모습을 보여줍니다. 출처: MIT

MIT와 스크립스 연구소의 연구진은 두 가지 강력한 보조제(면역 체계를 자극하는 데 도움이 되는 물질)를 첨가하여 단 ​​한 번의 백신 접종으로 HIV에 대한 강력한 면역 반응을 일으킬 수 있음을 보여주었습니다.

연구진은 생쥐를 대상으로 한 연구에서 이 접근법이 백신 단독 투여 또는 보조제 한 가지와 함께 투여했을 때보다 HIV 항원에 대한 항체의 다양성이 훨씬 더 높다는 것을 보여주었습니다. 이중 보조제 백신은 림프절에 축적되어 최대 한 달 동안 유지되었고, 이는 면역 체계가 HIV 단백질에 대한 항체를 훨씬 더 많이 생성할 수 있게 했습니다.

연구진은 이 전략을 통해 HIV나 SARS-CoV-2를 포함한 감염병에 대해 한 번만 접종하면 되는 백신이 개발될 수 있다고 말했습니다.

"이 접근법은 많은 단백질 기반 백신과 호환되므로 인플루엔자, SARS-CoV-2 또는 기타 팬데믹 발병과 같은 다양한 질병에 대한 이러한 유형의 백신에 대한 새로운 제형을 설계할 수 있는 기회를 제공합니다."라고 MIT 화학공학과 레이먼드 A. 및 헬렌 E. 생로랑 교수이자 코흐 통합 암 연구소와 MGH, MIT, 하버드의 레이건 연구소 회원인 J. 크리스토퍼 러브는 말합니다.

러브와 스크립스 연구소 면역학 및 미생물학 교수인 대럴 어바인은 오늘 Science Translational Medicine 에 게재된 이 연구의 공동 저자입니다 . 크리스틴 로드리게스 박사(23학번)와 이밍 장 박사(25학번)가 이 논문의 주저자입니다.

더 강력한 백신

대부분의 백신은 항원에 대한 더 강력한 면역 반응을 자극하는 보조제와 함께 투여됩니다. A형 및 B형 간염 백신을 포함한 단백질 기반 백신에 일반적으로 사용되는 보조제 중 하나는 명반이라고도 하는 수산화알루미늄입니다. 이 보조제는 선천 면역 반응을 활성화하여 신체가 백신 항원에 대한 더 강력한 기억을 형성하도록 돕습니다.

몇 년 전, 어바인은 칠레산 비누나무 껍질에서 추출한 FDA 승인 보조제인 사포닌을 기반으로 한 또 다른 보조제를 개발했습니다. 그의 연구는 사포닌과 염증을 촉진하는 MPLA라는 분자를 모두 함유한 나노입자가 사포닌 단독 사용보다 효과가 더 우수함을 보여주었습니다. SMNP로 알려진 이 나노입자는 현재 임상 시험 중인 HIV 백신의 보조제로 사용되고 있습니다.

어바인과 러브는 명반과 SMNP를 결합해 보았고, 두 가지 보조제를 모두 포함한 백신이 HIV나 SARS-CoV-2에 대해 더욱 강력한 면역 반응을 일으킬 수 있음을 보여주었습니다.

새로운 논문에서 연구진은 이 두 보조제가 면역 반응, 특히 B 세포 반응을 촉진하는 데 어떻게 그토록 효과적으로 작용하는지 탐구하고자 했습니다. B 세포는 혈류를 순환하며 신체가 병원체에 다시 노출될 경우 해당 병원체를 인식할 수 있는 항체를 생성합니다.

이 연구에서 연구진은 MD39라는 HIV 단백질을 백신 항원으로 사용했고, SMNP와 함께 수십 개의 이 단백질을 각 명반 입자에 고정시켰습니다.

연구진은 이 입자들을 쥐에게 접종한 후, 백신이 림프절에 축적되는 것을 발견했습니다. 림프절은 B 세포가 항원을 만나 빠르게 돌연변이를 일으켜 특정 항원에 대한 높은 친화도를 가진 항체를 생성하는 구조입니다. 이 과정은 배중심(germinal center)이라고 알려진 세포 군집 내에서 일어납니다.

연구진은 SMNP와 명반이 HIV 항원이 림프절을 둘러싼 보호 세포층을 통과하여 파편으로 분해되지 않도록 돕는다는 것을 보여주었습니다. 또한, 면역증강제는 항원이 림프절에서 최대 28일 동안 온전하게 유지되도록 도왔습니다.

러브 박사는 "결과적으로 림프절에서 순환하는 B세포는 그 기간 동안 항원에 지속적으로 노출되고 항원에 맞게 용액을 정제할 기회를 얻습니다."라고 말합니다.

이러한 접근 방식은 자연 감염 시 발생하는 현상과 유사할 수 있습니다. 자연 감염 시 항원은 몇 주 동안 림프절에 남아 신체가 면역 반응을 일으킬 시간을 벌 수 있습니다.

항체 다양성

백신 접종된 생쥐의 B세포를 단일 세포 RNA 시퀀싱한 결과, 두 가지 면역증강제를 모두 포함한 백신이 훨씬 더 다양한 B세포와 항체를 생성하는 것으로 나타났습니다. 이중 면역증강제 백신을 접종한 생쥐는 단일 면역증강제만 접종한 생쥐보다 2~3배 더 많은 고유한 B세포를 생성했습니다.

B세포 수와 다양성이 증가하면 백신이 광범위하게 중화하는 항체를 생성할 가능성이 커집니다. 이 항체는 HIV와 같이 특정 바이러스의 다양한 균주를 인식할 수 있는 항체입니다.

"면역 체계가 가능한 모든 해결책을 샘플링한다는 점을 생각해 보면, 효과적인 해결책을 찾아낼 수 있는 기회를 더 많이 줄수록 더 좋습니다."라고 러브는 말합니다. "광범위 중화 항체를 생성하려면 강력하고 다양한 반응을 얻기 위한 이번 연구에서 보여준 접근법과, 제시된 면역원의 적절한 부분을 얻기 위한 항원 설계가 모두 필요할 것입니다."

이 두 가지 보조제를 함께 사용하면 단 한 번의 복용으로 다른 감염성 질병에 대한 더 강력한 백신을 개발하는 데에도 기여할 수 있습니다.

러브 박사는 "이 접근법의 잠재적인 강점은 이미 상당히 잘 알려진 보조제들의 조합을 기반으로 장기 노출을 달성할 수 있다는 점입니다. 따라서 다른 기술이 필요하지 않습니다. 단지 이러한 보조제들의 특성을 결합하여 저용량 또는 잠재적으로 단일 용량 치료를 가능하게 하는 것입니다."라고 말합니다.

이 연구는 미국 국립보건원, 미국 국립암연구소의 코흐연구소 지원(핵심) 연구비, MGH, MIT, 하버드의 라곤 연구소, 그리고 하워드 휴즈 의학연구소의 자금 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250619090853.htm