mRNA 백신이 초기 면역 높이는 원리 찾았다

질병청·KAIST, 네이처 커뮤니케이션 발표
사이토카인·케모카인 유전자 발현 늘려
차세대 mRNA 백신 개발 기대

메신저 리보핵산(mRNA) 백신 이미지./PAHO

국내 연구진이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신을 접종한 부위에서 초기에 면역이 향상되는 효과를 유도하는 원리를 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 부작용은 줄이고 효과는 높인 차세대 mRNA 백신을 개발하는 데 활용될 것으로 기대된다.

김도근 국립보건연구원 감염병백신연구과장과 박종은 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 교수 연구팀은 마우스에 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 백신을 투여한 후 초기 면역반응을 알아냈다고 30일 밝혔다.

mRNA는 유전자인 데옥시리보핵산(DNA)의 복사본 격이다. 모든 동·식물과 세균을 포함한 생물, 일부 바이러스가 mRNA를 갖고 있다. 세포는 mRNA에 있는 유전정보를 토대로 단백질을 만든다. mRNA 백신은 mRNA 분자와 이를 몸 세포 안으로 넣어주는 지질나노입자(LNP)로 구성된다. 지질나노입자는 병원체 단백질의 설계도가 담긴 mRNA를 세포까지 배송한다. 즉, 코로나19 mRNA 백신에는 코로나19 바이러스의 유전정보가 담겨 있다. 세포에 들어간 mRNA는 병원체의 단백질(항원)을 만든다. 그러면 면역계가 면역반응을 시작한다.

지질나노입자는 운반체뿐 아니라 면역증강제 역할도 한다. 연구팀은 마우스 동물모델에서 mRNA 백신 접종 후 접종 부위에서 지질나노입자와 mRNA 분자의 초기 유전자 발현 양상을 관찰했다. 연구팀은 코로나19 백신 접종 이후 양상을 단일세포 전사체 분석법으로 관찰했다. 단일세포 전사체 분석은 세포 한 개 단위에서 수집한 RNA의 총체인 전사체 데이터를 분석해 유전자 발현도를 측정하는 기법이다.

그 결과 접종 부위에서 지질나노입자 영향으로 염증성 사이토카인과 케모카인 유전자 발현이 늘어난 것이 확인됐다. 사이토카인은 백혈구를 자극하면서 면역 반응을 촉진하는 단백질이고, 케모카인은 면역세포가 병원체에 달라붙도록 유도하는 단백질이다. mRNA 분자는 림프절에서 이동성 수지상세포를 활성화시키고 세포성 면역반응을 높이는 ‘인터페론 베타’ 관련 유전자를 발현시키는 것으로 확인됐다.

김도근 과장은 “mRNA 백신 성분인 mRNA와 지질나노입자를 조절함으로써 초기 면역반응을 제어할 수 있을 것”이라 “이 통해 면역세포인 T세포 반응을 활성화시키고, 과도한 면역반응은 낮추는 백신을 개발할 수 있을 전망”이라고 기대했다.

참고 자료

Nature Communications(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-51411-9

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