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- 흡입을 통한 바이러스 예방 접근법 개발
- 기도에 직접 예방 접종하면 근육이나 피라 투여 보다 25배 강한T-세포 반응
- 비강 스프레이는 1/4에 불과

흡입을 통한 예방 접종
새로운 백신 전략은 점막의 면역 보호를 향상시킬 수 있다.

연구원들이 흡입을 통한 예방 접종을 가능하게 할 수 있는 접근법을 개발했다.
SARS-CoV-2에 대한 보호에도 적용된다. 테스트 백신은 점막에서 발견되는 단백질에 결합해 트로이 목마처럼 폐와 기도 조직으로 유입된다. 과학자들이 Science Immunology 저널에 보고 한 내용에 따르면 테스트에서 이러한 흡입 백신은 5개월 후 치명적인 바이러스로부터 쥐를 보호했다. 

▲ 코로나바이러스에 대한 비강 스프레이는 아직 없지만 연구자들은 이미 흡입을 통한 예방 접종을 진행하고 있다.

Covid-19, 홍역 또는 독감에 대해 대부분의 백신은 지금까지 근육 내로 투여되었다.
면역 효과 물질은 혈액을 통해 체내로 퍼져 특정 항체, T 세포 및 기억 세포의 형성을 유발한다. 그러나 예를 들어 인플루엔자 또는 장티푸스에 대한 개별 백신도 있는데, 이는 코 스프레이 또는 경구 백신으로 투여할 수 있다.

감염 부위에 직접 영향

이러한 예방 접종의 장점 :

연구 결과에에 따르면, 백신을 병원체가 공격하는 곳에서 직접 작용할 수 있다면 면역 보호가 더 높다. 매사추세츠 공과 대학의 선임 저자 Darrell Irvine은 "점막에 직접 백신을 접종하면 이러한 영역에서 더 큰 면역 보호를 제공한다는 일반적인 원칙이 있다"고 설명했다.
T 기억 세포는 병원균을 인식하고 방어를 시작하는 점막에 위치하기 때문이다.

특히 호흡기 바이러스에 대한 흡입 백신은 사용하기 쉬울 뿐만 아니라 더 효과적일 수 있다.
문제는 그러한 지역 예방 접종이 지금까지 살아있는 바이러스를 포함하는 백신에서만 효과가 있다는 것이다. 그들은 점막의 보호 장벽을 극복하여 목표에 도달하기 때문이다.
반면에 코로나 바이러스에 대해 사용되는 mRNA 백신이나 펩타이드 백신과 같은 바이러스 벡터가 없는 백신은 점막에서 너무 빨리 제거된다.

트로이 목마로서의 점막 단백질

그러나 또 다른 방법이 있다.
Irvine과 그의 팀은 이제 "트릭"을 사용해 펩티드 백신을 점막에 직접 주입했다.
이를 위해 그들은 펩타이드를 단백질 알부민에 결합시키는 두 가지 실험 펩타이드 백신에 첨가제를 추가했다. 이 단백질은 점막에서 자연적으로 발생하며 예를 들어 폐의 삼투압을 조절한다.

따라서 알부민은 문제없이 점막 장벽을 통과할 수 있으므로 백신의 "보균자"로 매우 적합하다. "우리의 아이디어는 알부민을 일종의 트로이 목마로 사용하여 장벽을 통해 백신을 얻을 수 있다는 것이었다"고 Irvine은 설명했다. 연구자들은 실험용 백신을 쥐의 기관지에 불어 넣고 이것이 어떤 면역 반응을 유발했는지 여부와 어떤 반응을 유발하는지 조사했다.
반대 테스트로 그들은 같은 백신을 다른 쥐들에게 근육 주사했다.

향상된 T 세포 반응

결과 :

두 경우 모두 동물의 폐조직과 폐에 가까운 림프절에 형성된 백신 펩타이드에 대한 특정 T 세포가 형성됐다. 연구자들이 보고한 바와 같이 기도에서 직접 예방 접종을 했을 때 근육 내 또는 피하 투여보다 25배 더 강한 T 세포 반응이 나타났다.
항바이러스 메신저 물질을 방출하는 T 세포와 병원체와의 재접촉을 막는 보호자 역할을 하는 T 기억 세포는 흡입 후 더 풍부했다.

추가 테스트에서 팀은 비강 스프레이를 사용한 도포가 원하는 면역 반응을 유도하는지 여부를 확인했다. 비강 내 투여가 실제로 흡입보다 다루기 쉽기 때문이다.
코 스프레이를 통한 예방에 대해 T-세포 반응은 1/4에 불과한 것으로 밝혀졌다.
Irvine과 그의 팀은 "비강내 적용은 하기도의 면역 반응에 덜 효과적인 것 같다"고 말했다. 

▲ 코 스프레이에 대한 T-세포 반응이 1/4에 불과한 것으로 밝혀졌다.

치명적인 바이러스로부터 보호

5개월 후 과학자들은 이 백신이 감염으로부터 보호되는지 여부를 테스트했다.
이를 위해 그들은 백신 접종된 마우스와 백신 접종되지 않은 대조군 동물을 우두 바이러스에 노출시켰다. 이 바이러스는 인간의 천연두 예방 접종에 사용되었지만 생쥐에게는 치명적이다.

“백신을 기관내로 받은 모든 동물은 이 용량의 바이러스에서 살아남았다.
그러나 다른 모든 그룹의 마우스는 감염 후 지속적으로 체중이 감소하고 7일째 되는 날 사망했다”고 Irvine과 그의 팀은 보고했다.

연구자들에 따르면, 이 결과는 펩티드 백신이 흡입으로도 투여될 수 있도록 변형될 수 있음을 보여준다. 이 국소 적용은 감염 부위에서 직접 T 세포에 의한 효과적인 면역 보호로 이어진다. Irvine과 그의 팀은 이미이 원칙에 따라 흡입에 적합한 Covid-19 백신을 개발하기 시작했다.

암에도 효과적인 예방 접종 전략

이 예방 접종 전략은 암 예방에도 도움이 될 수 있다.
추가 실험에서 암 전이에 대한 흡입용 백신도 같은 방식으로 생산될 수 있음이 밝혀졌다.
연구자들이 흑색종의 펩티드를 쥐에게 투여했을 때 그들은 피부암 세포의이 성분에 대해 T 세포를 형성했다.

Irvine과 그의 연구팀이 보고한 바와 같이 백신 접종된 동물에서 이것은 흑색종 세포의 확산을 통해 폐에서 전이가 형성되는 것을 방지했다.
"바이러스와 종양 실험에서 우리는 T 기억 세포가 폐에 위치하고 있으며 점막 장벽에서 직접 대기하고 있음을 확인했다"고 Irvine은 설명한다. "바이러스나 종양 세포가 나타나자마자 T 세포가 직접 제거 할 수 있다.“
(Science Immunology, 2021; doi : 10.1126 / sciimmunol.abd8003)
출처 : Massachusetts Institute of Technology

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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