다목적 백신, 기존 면역이 있는 경우 새로운 가능성 보여줘

연구자들은 거의 모든 미국인이 감염 또는 접종을 통해 COVID-19를 유발하는 바이러스인 SARS-CoV-2에 노출되었다고 추정함에 따라, 우리는 더 이상 “면역학적으로 순진”하지 않습니다. 다시 말해, 우리의 면역 시스템은 특정 SARS-CoV-2 변종에 익숙해져 있습니다. 이러한 익숙함은 백신 개발에 문제가 될 수 있습니다.

면역학에서 “원래 항원적 죄”(OAS) 현상은 바이러스와의 첫 번째 접촉을 의미하는 속어로, 이러한 첫 번째 접촉은 면역 반응이 초기 감염 스트레인에 맞춰 항체를 생성하도록 “편향”되게 할 수 있습니다. 이는 이후의 다른 스트레인 감염이나 다른 바이러스 변종을 위해 설계된 백신 부스터와 관계없이 발생할 수 있습니다.

SARS-CoV-2와 2002년 최초의 SARS 전염병을 일으킨 바이러스는 SARS-유사 베타 코로나 바이러스 또는 사르베코바이러스라는 가족에 속합니다. 사르베코바이러스는 지난 20년 동안 두 가지 글로벌 건강 위기를 초래했으며, 이는 새로운 사르베코바이러스가 또 다른 전염병이나 팬데믹을 일으킬 잠재력이 있음을 시사하며 이 가족의 바이러스로부터 폭넓은 보호가 필요함을 강조합니다. 그러나 OAS가 사르베코바이러스 및 우려되는 SARS-CoV-2 변종의 포괄적인 보호를 목표로 하는 미래 백신에 문제를 제기할까요?

이 질문은 David Baltimore 생물학 및 생물공학 교수이자 Merkin Institute 교수인 Pamela Björkman의 Caltech 연구실에서 수행된 새로운 연구의 주제입니다.

“모자이크 사르베코바이러스 나노입자가 미리 접종된 동물에서 교차 반응을 유도한다”는 제목의 연구 결과는 Cell에 발표되었습니다. 이 연구는 뉴욕의 록펠러 대학과 워싱턴 대학의 연구자들과 협력하여 수행되었습니다.

Björkman 연구실의 연구자들은 SARS-CoV-2 및 그 변종을 포함한 다양한 유형의 사르베코바이러스로부터 보호할 가능성을 보이는 모자이크-8이라는 새로운 백신 후보를 개발하고 테스트하고 있습니다.

동물 모델에서 모자이크-8은 여러 사르베코바이러스와 SARS-CoV-2 변종을 중화할 수 있는 교차 반응 항체 생성을 유도합니다.

모자이크-8이 초기 인간 임상 시험을 위해 준비되고 있는 가운데, 과학자들은 OAS가 유도된 항체의 조성에 영향을 미칠지 이해하고자 했습니다. 즉, SARS-CoV-2에 대한 면역 반응을 이미 형성한 개인에서 모자이크-8이 항체 생산에 어떤 영향을 미칠까요? 모자이크-8 백신이 OAS가 제안할 수 있는 대로 SARS-CoV-2에 편향된 항체를 생성할 것인지, 아니면 여러 사르베코바이러스 및 변종에 대해 여전히 폭넓은 교차 반응 항체를 유도할 것인지에 대한 질문입니다.

8월 27일 Cell에 게재된 새로운 연구에서는 COVID-19 예방 접종을 받은 동물 모델을 조사했습니다. 백신 후보의 개발을 위한 고무적인 단계로, 연구팀은 모자이크-8이 이전에 노출된 동물과 면역학적으로 순진한 동물 모두에서 폭넓은 보호 교차 반응 항체를 유도함을 확인했습니다.

모자이크-8의 작동 방식

특정 병원체에 대한 백신을 받을 때, 당신의 몸은 그 병원체를 공격하기 위해 다양한 항체를 생성하고, 그러한 항체를 생성하는 방법을 기억하는 B세포를 만듭니다. 자물쇠와 열쇠처럼, 각 항체 단백질은 특정 병원체를 공격하기 위해 특별히 형태가 되어 있습니다. 당신의 몸에는 수조 개의 서로 다른 B세포가 있으며, 각자는 특정 바이러스와 기타 미생물에 대한 항체를 생성할 수 있는 능력을 코딩합니다.

SARS-CoV-2에 대한 백신을 받은 후, 몸은 바이러스의 서로 다른 영역을 표적으로 하는 많은 다른 항체를 생성합니다. 이러한 영역 중 일부는 보존된 영역으로 알려져 있으며, 변종 간에 동일합니다. 보존된 영역을 표적으로 하는 항체는 여러 변종 및 유사한 바이러스로부터 보호할 가능성이 더 높습니다.

모자이크-8 백신은 사르베코바이러스의 보존된 특징에 대한 항체를 유도하도록 설계되었습니다. 이 백신은 여덟 개의 서로 다른 사르베코바이러스의 조각을 포함하고 있습니다. 이 조각들은 바이러스의 스파이크 단백질의 수용체 결합 도메인(RBD)이라고 불리는 영역입니다. 스파이크 단백질과 그 RBD는 바이러스가 세포를 감염시키는 데 필수적이므로, 모자이크-8 백신은 여러 사르베코바이러스 및 SARS-CoV-2 변종에 대해 보호하는 보존된 RBD 지역을 표적으로 하는 교차 반응 항체 생성을 유도하도록 설계되었습니다.

모자이크-8은 이전 노출이나 접종과 관계없이 폭넓은 보호 항체를 생성합니다

연구팀은 이전에 세 가지 다른 COVID-19 백신으로 예방 접종을 받았던 후, 모자이크-8에 의해 유도된 항체 유형을 결정하기 위해 쥐 및 비인간 영장류 모델을 사용했습니다.

연구자들은 먼저 동물들을 화이자 및 모더나 백신과 유사한 mRNA 백신 또는 아스트라제네카의 ChAdOx1 백신으로 예방 접종하여, SARS-CoV-2에 대해 면역학적으로 순진하지 않은 사람들의 상황을 모방했습니다. 항체가 백신에 의해 유도된 후, 동물들은 SARS-CoV-2와 일곱 개의 관련 사르베코바이러스의 RBD가 포함된 팀의 모자이크-8 백신으로 다시 면역화되었습니다.

연구자들은 동물의 혈청에서 존재하는 항체를 조사했습니다. 그들은 모자이크-8 백신이 동물 사르베코바이러스 및 SARS-CoV-2 변종의 RBD 보존된 영역을 표적으로 하는 항체를 증가시키고, 일곱 개의 동물 사르베코바이러스 RBD에 특이적인 영역을 표적으로 하는 새로운 항체 생성을 유도한다는 것을 발견했습니다.

“현재의 COVID-19 백신은 변종이나 관련 바이러스에 대해 더 나은 보호를 제공할 수 있는 폭넓은 항체 반응을 생성하도록 특별히 설계되지 않았습니다.”라고 연구의 공동 제1 저자이며 박사 후 연구원인 Alexander Cohen이 말했습니다.

“우리는 다음 팬데믹을 예방하기 위해 사르베코바이러스 스펙트럼에 대한 폭넓은 보호를 제공하는 백신을 개발했습니다. 운 좋게도, 우리의 새로운 결과는 이 백신이 이전에 노출된 동물과 면역학적으로 순진한 동물 모두에서 폭넓은 보호 항체 반응을 유도하는 대로 기능한다는 것을 보여줍니다.”

감염이나 예방 접종 후, 인간은 사르베코바이러스에 대한 보존된 영역을 표목으로 하는 항체를 생산하지만, 이러한 항체는 몸에서 생성되는 주요 항체 유형이 아니라는 것을 연구의 공동 제1 저자이자 수석 연구원인 Jennifer Keeffe가 말했습니다.

“우리의 목표는 모자이크-8 백신이 이러한 유형의 항체를 선호적으로 증가시켜 몸이 더 많은 항체를 생성하도록 하는 것입니다. 우리는 면역학적으로 순진한 동물에서 이러한 교차 반응 항체가 생성되는 것을 이전 연구에서 보았고, 이제는 미리 예방 접종된 동물에서도 폭넓은 교차 반응 항체가 생성된다는 것을 확인했습니다. 향후 임상 시험에서 이 결과를 확인하기를 기대합니다.”라고 Keeffe가 말했습니다.

모자이크-8 백신을 인간에서 테스트하기 위한 제1상 임상 시험이 2025년에 시작될 예정입니다.