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새로운 HIV 백신 디자인, B 세포에서 중화 항체 생산 자극한다
등록일 : 2019-11-14 11:27 | 최종 승인 : 2019-11-14 11:27
김건우
스크립스 연구소의 연구진이 새로운 HIV 백신을 발견했다(사진=123RF)

[메디컬리포트=김건우 기자] 스크립스 연구소의 연구진이 획기적이고 새로운 HIV 백신을 공개했다. 이 백신은 젊은 면역 세포를 대상으로 HIV 감염을 막으며 특정 질병의 백신 개발에도 적용될 수 있다.

미국의 비영리 의료 연구 시설인 스크립스 연구소의 연구진이 개발한 새로운 백신은 광범위하게 중화 항체를 자극해 HIV 균주를 막을 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

특정 항체를 활성화하는 HIV 백신

유엔의 전문 기관인 세계 보건기구(WHO)에 따르면 아직 HIV·AIDS에 대해 승인된 백신은 없다. 이는 의료 기술의 혁신에도 불구하고 이런 약물의 개발이 매우 복잡하기 때문이다. 

바이러스의 돌연변이 속도가 빨라 바이러스가 돌연변이 될 때마다 극적으로 변화하는 항원에 맞춘 항체를 활성화학 백신을 만들어내기가 어렵다.

그런데 스크립스 연구소의 연구진이 개발한 새로운 접근 방식이 이런 결점에 대한 해결책이 될 수 있을 것으로 보인다. 연구진의 방식은 이런 방법과 유사한 견해를 사용하는 다른 백신 모델과는 차이가 있다. 

B 세포는 제한된 상태에서도 새로운 항체를 생산할 수 있었다(사진=123RF)

중요한 것은 스크립스 연구소 연구진의 백신 접근법이 특정 항체만을 대상으로 한 표적화 접근법이라는 것이다. 이 백신은 항체의 전체 그룹이 아닌 bnAb만을 타깃으로 한다.

연구에 참여한 윌리엄 시프 박사는 "우리는 HIV에 대한 효과적인 백신을 개발하기 위해서는 생식세포-표적화 전략이 필요하다고 생각했다. 이와 동일한 유형의 전략이 다른 많은 어려운 병원체에 대한 백신을 만드는 데 도움이 될 수 있다. 이번 연구 결과는 생식세포-표적화 접근법의 실현 가능성을 보여줬다"고 말했다.

연구진은 특정 bnAb만을 목표로 삼았다. 이것은 특정 항체 생산 세포에 의해서만 생산된다. 하지만 일반적으로 항체는 면역 세포의 한 유형인 B 세포에 의해서만 제조될 수 있는데, B 세포는 제한된 상태에서도 새로운 항체를 생산할 수 있었다. 

따라서 연구진은 이것이 바이러스 감염과 명백한 관련이 있다고 보고 해당 접근법을 사용했다.

바이러스 감염으로 백신 접종을 받으면 일부 생식세포 계열 B 세포가 바이러스 입자의 약한 구조에 결합하는 경향이 있었다. 이 결합 시간 동안 세포는 돌연변이를 일으키고 항체를 생성한다. 그러나 생식세포 계열 B 세포는 하나 이상의 유형의 항체를 생산할 수 없다.

연구진은 적은 수의 생식세포 계열 B 세포를 자극하기 위해 생식세포-표적화 접근법을 사용해 HIV 백신을 만들었다. 이들은 BG18이라는 HIV에 연결된 bnAb 유형을 선택한 후, BG 18의 주요 특징을 공유하는 항체를 생산할 수 있는 B 세포를 찾았다. 그리고 사람의 항체 유전자를 포함한 거대한 데이터 베이스에서 검색을 시도했다.

 

 

그런 다음 BG18 유사 항체로 B 세포를 자극하기 위해 HIV 행동을 모방하는 단백질을 선택하고 설정했다. 단백질은 항원이 되는 대신에 백신에서 면역원이 돼 항체를 활성화시켰다. 

사람들의 B 세포 다양성의 폭을 좁히기 위해 연구진은 HIV가 없는 사람들의 혈액샘플을 테스트했다. 그 결과, 면역원은 BG 18과 유사한 특성을 보이는 정상 B 세포를 인식했다. 이는 B 세포와 BG 18과 비슷한 특성을 갖는 항체를 원자 수준에서 밝힌 것이다.

연구 결과에 따르면 면역원은 다단계 백신의 초기 프라이머로 적용될 수 있으며, HIV에 대한 면역 반응에 시동을 걸기 위해 BG18 면역원을 끌어낼 수 있다. 

하지만 백신이 다단계로 적용되기 때문에 다음 단계에서는 HIV를 인식할 수 있는 다른 bnAbs의 발생 등이 포함된다. 

항체가 추출되면 면역계는 바이러스에 결합해 바이러스를 차단하는 데 충분한 분자를 가지게 되므로 다른 HIV 균주에 대항할 수 있으며 이런 접근법은 인플루엔자, 뎅기열, 말라리아 및 C 형 간염 백신에도 적용될 수 있다.

 

 

항레트로바이러스 약물 사용의 보급

연구 데이터 전문 온라인 포털인 아워 월드 인 데이터(Our World in Data)에 따르면 자메이카, 나미비아 및 남아프리카의 임산부의 95%가 2016년에 항레트로바이러스 치료를 받았다. 

또 같은 해 사하라 이남 아프리카 및 남아시아의 임산부는 각각 76.79% 및 54.42%가 같은 치료를 받았다. 2017년에는 자메이카, 나미비아 및 남아프리카에서 95%의 항레트로바이러스 약물(ART) 보급률이 유지됐지만, 사하라 이남 아프리카 및 남아시아에서는 점유율이 각각 77.24%와 53.49%로 바뀌었다.

2016년 말라위에서 HIV 감염자 중 66%가 ART의 수혜자로 확인됐다. 부르키나파소와 니제르에서는 HIV 양성 환자의 61%와 43%가 혜택을 받았다. 다음 해에는 말라위 HIV 양성 환자 71%, 부르키나파소 양성 환자 65%, 니제르 양성 환자 52%가 ART 치료를 받았다.

2016~2017년 사이에 HIV·AIDS로 약 101만 명이 사망했는데, 같은 기간 동안 ART 덕분에 121만 명이 목숨을 건졌다.

혁신적인 백신 설계가 만들어지면서 치명적인 바이러스에 대한 면역 체계를 준비하는 데 어느 정도의 가능성이 있다는 점이 드러났다. 어떤 바이러스들은 균주마다 특성이 크게 다르지 않다. 

이런 바이러스의 표면에 접근하는 것은 어렵지만 bnAbs가 이 부분에 접근할 수 있다면 항체가 균주에 관계 없이 바이러스를 무력화할 수 있을 것이다. 하지만 현재로서는 기능적 치료나 백신이 만들어지기 전까지 HIV 감염자들이 항레트로바이러스 약물로 치료를 받아야 할 것이다.

[메디컬리포트=김건우 기자]
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