김봉수기자
국내 연구진에 코에서 코로나19 바이러스를 차단할 수 있는 백신을 개발했다.
콧구멍에서부터 코로나19 바이러스를 차단하는 비강 접종 백신 연구 모델 요약도. 그림출처=카이스트 제공
한국과학기술원(KAIST·카이스트)은 이흥규 의과학대학원 교수 연구팀이 한국화학연구원과 함께 아데노바이러스 벡터 플랫폼의 비강 접종 코로나19 백신을 개발했다고 29일 밝혔다. 연구팀은 마우스 모델을 이용해 이 백신이 장기간 지속되는 강력한 점막 면역을 유도한다는 사실도 확인했다.
코로나19 팬데믹(세계적 대유행)은 3년 4개월 만에 비상사태가 해제됐으나, 잦은 돌연변이로 인해 발생한 변이들이 계속해서 보고되고 있어 재유행이 시작될 가능성은 여전히 남아 있다. 이 변이들은 백신 접종이나 감염으로 인해 숙주가 획득한 기존의 면역반응을 회피하는 방향으로 진화하고 있다. 현재 시판되는 근육 접종 백신으로는 바이러스의 확산을 억제할 수 있는 점막 면역은 충분히 일으키기 어렵다는 한계가 있으므로 장기간 지속되는 강력한 점막 면역을 유도할 수 있는 백신의 필요성은 여전하다.
점막 면역이란 면역 체계를 구성하는 요소 중에서도 호흡기, 소화기, 생식기관 등을 구성하는 체내 상피 조직인 점막에서 작용하는 면역을 말한다. 이는 체내와 체외의 접점이 되는 점막에 침입한 외부 인자를 인지하고 제거해 인체를 감염으로부터 보호하는 방어체계다. 점막이 병원체나 외부 항원이 침입하는 주요 경로라는 점에서 점막 면역은 전신적 면역반응에 비해 병원체의 침입에 빠르게 대응해 감염 및 확산을 막을 수 있다는 장점이 있다.
연구팀은 아데노바이러스 벡터 플랫폼을 기반으로 개량된 스파이크 단백질 항원 및 인간 유래 면역증강제(CXCL9)을 탑재한 비강 접종 코로나19 백신(Ad5-S.Mod)을 개발해 그 효능을 실험용 쥐를 이용해 검증했다. 연구팀은 인간 유래 면역증강제가 활성화된 T세포를 특정 위치로 이동하도록 유인한다는 점에 주목해 백신의 효능을 높이기 위한 면역증강제로 이용했다.
연구팀은 1회 단일 비강 접종, 혹은 근육-비강 2회 접종해 백신의 효능을 검증했다. 그 결과 비강 백신이 호흡기 점막의 항체 반응 및 기억 T세포 반응을 높은 수준으로 유도할 수 있음을 확인했다. 백신 투여군은 1회 단일 접종만으로도 신종 코로나바이러스 감염 시 100% 생존했다. 또한 백신 접종으로 만들어진 면역반응은 최소 1년간은 유지된다는 것을 규명해 백신의 강력한 점막 면역반응 유도 능력을 입증했다.
연구팀은 또 단일세포 전사체 분석법을 이용해 백신을 접종한 실험용 쥐의 폐 대식세포가 기억 T세포 및 B세포를 유지를 돕는 인자들의 주 생산자이며, 폐 대식세포가 제거되면 기억 T세포 및 B세포가 폐 속에서 확연히 감소함을 확인했다. 이 세포들이 점막 백신 접종으로 만들어진 호흡기 기억 세포의 유지를 돕고 있음을 규명했다.
이번 연구는 인간 유래 면역증강제(CXCL9)로서 활용해 백신의 효능을 강화한 새로운 백신 설계 전략을 제시하고 있다. 폐 대식세포가 점막 백신에 의해 형성되는 기억 면역반응을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 새로이 규명해 다양한 병원체에 대한 비강 백신 개발에 이용할 수 있는 새로운 타깃을 제시했다.
이번 연구 결과는 바이러스 분야 국제 학술지 '앤티바이럴 리서치(Antiviral Research)' 온라인판에 지난 14일 게재됐다.