코에 접종하고 빛 쪼여 항체 생성 ↑..새로운 '나노 백신' 개발

동물실험서 독감 바이러스 방어 효과 입증
코로나19 백신 개발에도 적용 기대

코에 접종하고 빛을 이용해 면역 반응과 바이러스 감염 억제 효과를 높이는 새로운 방식의 백신 플랫폼이 개발됐다.
동물실험을 통해 인플루엔자(독감) 바이러스에 대한 방어 효과가 입증됐다. 코로나19바이러스나 암 등 다양한 질병의 백신 개발에도 적용될 수 있을 것으로 학계는 기대하고 있다.

가톨릭대 바이오메디컬공학과 나건 교수팀과 선문대 이충성 교수는 코에 접종 후 빛으로 면역 활성화 정도를 조절하는 ‘나노 백신’ 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

그간 독감 바이러스의 주요 감염 경로인 코(비강)에 직접 백신을 접종하는 방법이 다양하게 시도돼 왔다. 감염의 첫 관문인 비강에서 감염성 질병을 치료할 수 있다는 점에서 전 세계적으로 연구개발이 활발하다. 주사제인 기존 백신과 달리 비침습적으로 비교적 쉽게 투여가 가능하다는 장점도 있다.

하지만 그동안 비강 접종 백신은 외부 물질을 차단하는 코 속 점막층 때문에 항원 전달이 어렵거나 살아있는 바이러스를 사용해야 해 안전성에 문제가 제기돼 왔다.

이에 연구팀은 항원 단백질을 나노 입자화(10억분의 1크기 입자로 소형화)하고 여기에 빛에 반응해 활성화되는 ‘광응답제’를 결합한 ‘나노 복합체’ 형태의 백신을 개발했다.
이 나노 백신은 빛을 쬐어주면 활성도가 높아져 코 점막층을 쉽게 투과하고 비강에 오래 머물 수 있는 것이 특징이다. 또 환자 특성에 맞게 빛을 쬐어주는 시간으로 면역 반응 정도를 조절할 수 있다.

연구팀은 동물실험에서 개발한 나노 백신의 독감 바이러스 방어 효과를 검증했다. 나노 백신을 생쥐의 비강에 투여하고 빛을 쬐어준 결과 항원 단백질만 투여한 대조군에 비해 혈액 내 항원 특이적 항체가 30% 증가했다. 또 호흡기 점막층으로 분비돼 바이러스 감염을 억제할 수 있는 항체의 양은 항원 단백질만 투여한 그룹에 비해 80% 증가했다.

생쥐에 나노 백신 접종 후 치사량의 독감 바이러스를 감염시켜 백신 효과도 확인했다. 항원 단백질만 투여한 경우에는 약 40% 생존율을 보인 반면 나노 백신 투여 후 빛을 쬐어 준 실험군은 100% 생존했다. 나노 백신을 투여하고 빛을 쬐어준 생쥐군은 몸무게 감소폭이 가장 적었고 바로 회복했다.

나건 교수는 “개발된 나노 백신은 새로운 형태의 빛을 이용한 효과적인 백신 플랫폼으로, 항원 단백질을 비강 점막층을 통해 효과적으로 코 속 림프조직(면역 반응 역할)에 전달하고 빛 반응을 통해 백신의 면역 효과를 증강시킬 수 있다”고 설명했다.
아울러 “현재 세계적으로 유행 중인 코로나19에 대한 백신과 암세포 특이적 항원을 이용한 항암 백신 개발에도 확대 적용할 수 있을 것”이라고 기대했다.

다만 체내 환경에서 빛을 효과적으로 쬐어줄 수 있는 최적화된 기기의 개발이 필요할 것으로 보인다. 연구팀은 나노 백신 상용화를 위해 안전성 및 효능 평가 등 후속 연구를 계속할 계획이다.

이번 연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 최신호에 ‘리서치 하이라이트’로 발표됐다.

민태원 의학전문기자 twmin@kmib.co.kr

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