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- 미래 유형의 바이러스로부터 보호할 수 있는 코로나바이러스용 새로운 복합 백신 개발
- 중심 구성요소인 나노입자가 "끈적끈적한" 담체 단백질로 구성된 백신
- 생쥐와 원숭이 실험 성공
- 새로운 변종뿐만 아니라 인간에게 전파되는 신종 코로나바이러스로부터 보호

코로나바이러스에 대한 만능 백신
8가지 다른 코로나 바이러스의 단백질 조각 포함된 백신이 광범위하게 효과적

포괄적인 보호:
연구원들이 미래 유형의 바이러스로부터 보호할 수 있는 코로나바이러스용 새로운 멀티 백신을 개발했다. 8가지 다른 베타 코로나 바이러스의 단백질 조각을 포함하고 있는 것과 백신에 단백질이 포함되지 않은 코로나 바이러스에 대해서도 쥐와 원숭이를 대상으로 한 테스트에서 매우 효과적인 것으로 입증됐다. 혼합 백신은 종에 따라 변하지 않는 바이러스 단백질의 일부를 주로 표적으로 해서 항체 형성을 촉진한다. 

▲ 새로 개발된 복합백신은 8종의 코로나바이러스 스파이크 단백질의 일부를 운반해 광범위하게 효과적인 면역반응을 촉발한다. © Wellcome Leap/ Caltech, Merkin Institute

코로나바이러스는 매우 변하기 쉬우며 돌연변이를 통해 새로운 숙주와 환경에 빠르게 적응한다. 이는 현재의 코로나 팬데믹에 의해 입증됐다. 시간이 지남에 따라 SARS-CoV-2 코로나바이러스는 전염되기 쉽고 면역 반응에 부분적으로 영향을 미치는 수많은 변종을 형성했다. 동물의 왕국을 살펴보면 새로운 전염병의 위험과 함께 미래에 인간에게 도약할 수 있는 수많은 다른 코로나바이러스가 있음을 알 수 있다. 이것은 고전적인 백신 개발이 항상 그러한 바이러스보다 뒤처진다는 것을 의미한다. 한 변이에 대한 백신이 발견되자마자 다음 변이가 나타난다.

다양한 코로나바이러스의 스파이크 파편

캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 파멜라 비요크만(Pamela Bjorkman)은 "이번에 어떤 동물 코로나바이러스가 인간에게 퍼졌는지에 상관없이 모든 SARS 유사 베타코로나바이러스를 예방하는 만능 백신을 개발하려고 했다"고 설명했다. "동시에 이러한 유형의 백신은 우리가 지속적으로 적응하지 않고도 SARS-CoV-2의 현재 및 미래 변이체로부터 보호할 수 있다.“

이러한 광범위한 보호를 달성하기 위해 Bjorkman의 팀은 중심 구성요소인 나노입자가 "끈적끈적한" 담체 단백질로 구성된 백신을 개발했다. 그런 다음 바이러스 스파이크 단백질 조각이 표면에 장착된다. 현재 시험용 백신 '모자이크-8'은 8가지 다양한 베타코로나바이러스가 결합하는 자리다. 이들은 SARS-CoV2, 천산갑에서 검출된 코로나바이러스의 일종인 박쥐 바이러스 RaTG13, 기타 전염병 병원체 유사 박쥐 5종 등 8종의 서로 다른 베타 코로나바이러스의 결합 부위다.

▲ 예비 테스트에서는 Mosaic-8 백신이 포함되지 않은 바이러스 변이체에 대해서도 항체 반응을 이끌어내는 것으로 나타났다. © Wellcome Leap/ Caltech, Merkin Institute

약간의 변경 가능한 공격 대상

그 배경에 깔린 아이디어는 다음과 같다.
우리의 면역 체계는 다양한 바이러스 단백질과 접촉할 때 모든 사람에게 동일한 인식 마커와 공격 지점을 찾는다. 따라서 방어는 다양한 코로나바이러스와 거의 또는 전혀 다르지 않은 바이러스 단백질 부분에 대해 주로 항체를 형성해야 하며 따라서 향후 변이체에서 거의 변경되지 않게 된다.

실제로, Mosaic-8 백신에 대한 예비 연구에서는 백신 접종 후 마우스의 면역계가 보다 광범위하게 효과적인 항체를 생성하는 것으로 나타났다. "이들은 결합 부위의 보존된 에피토프에 우선적으로 결합 한다"라고 연구자들은 보고했다.

생쥐와 원숭이 실험 성공

현재 연구를 위해 Bjorkman과 그녀의 팀은 Mosaic 8 백신, "빈" 나노 입자 또는 SARS-CoV-2 스파이크 단백질만 포함하는 나노 입자로 생쥐와 원숭이에게 백신을 접종했다. 그후 동물은 SARS-CoV-2 또는 그 전신인 SARS에 감염됐다. 흥미로운 점은 백신에 SARS의 단백질 단편이 포함되어 있지 않다는 것이다. 팀은 보호가 포함되지 않은 코로나바이러스도 무력화할 만큼 충분히 광범위한지 확인하고 싶었다.

결과:
"모자이크-8 백신을 접종한 동물은 우리가 테스트한 모든 SARS 유사 베타 코로나바이러스를 문자 그대로 인식하는 항체를 생성했다"라고 Caltech의 Alexander Cohen이 보고했다.
SARS-CoV-2에 감염된 동물 중 병에 걸린 동물은 없었다. 더 중요한 것은 SARS-CoV-2에 대한 좁은 자취용 백신 변이체만 투여받은 실험 동물은 SARS로부터 보호받지 못하고 사망했다는 것이다. 반면에 Mosaic-8 백신을 접종한 동물은 SARS에도 불구하고 증상이 없었다. 예상대로 광역 백신은 백신에 포함되지 않은 코로나바이러스에도 효과가 있었다.

▲ Mosaic-8 백신은 SARS-CoV-2와 SARS로부터 생쥐와 원숭이를 보호했다. 그는 또한 유행성 병원체의 다양한 현재 변종에 대한 항체 반응을 일으켰다. © Wellcome Leap/ Caltech, Merkin Institute

임상 1상 예정

과학자들에 따르면 이것은 코로나 바이러스에 대한 복합 백신이 효과가 있음을 증명한다.
Mosaic-8 모델을 기반으로 하는 백신은 SARS-CoV-2와 같은 알려진 병원체의 새로운 변종뿐만 아니라 인간에게 전파되는 신종 코로나 바이러스로부터 보호할 수 있다.
Bjorkman은 "백신에 사용된 이러한 베타 코로나바이러스 중 일부는 새로운 질병 발병을 일으키는 균주와 밀접한 관련이 있을 수 있다"라고 말했다.

"따라서 우리는 전체 바이러스 그룹으로부터 보호할 수 있는 무언가가 필요하다. 그리고 우리는 이제 그것을 발견했다고 믿는다"라고 연구원은 말했다. 다음 단계에서 Bjorkman과 그녀의 팀은 인간에 대한 1상 임상 시험에서 Mosaic-8 백신을 테스트하기를 원한다. 최우선 순위는 백신의 안전성과 내약성이 될 것이다. 전염병 대비 혁신 연합(CEPI)의 리더인 Richard Hatchett은 "원숭이를 대상으로 한 테스트는 매우 유망했기 때문에 이 임상 시험의 다음 단계를 지원하게 된 것을 기쁘게 생각한다"라고 말했다.

동시에 과학자들은 추가 동물 실험을 계획하고 있다. 무엇보다 모자이크 8 백신의 보호 효과는 이미 일반적인 코로나19 백신을 접종한 동물을 대상으로 조사할 예정이다. 여기서 주요 질문은 면역 체계가 다시 학습할 수 있는지 여부다. 그러면 상대적으로 전문화된 항체 대신 더 광범위한 효과를 갖는 항체를 생성할 수 있을까?
(Science, 2022; doi:10.1126/science.abq0839)
출처: 캘리포니아 공과대학

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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