온도에 반응하는 신개념 나노입자를 활용해 만들어진 결핵 백신이 기존 백신(BCG)보다 결핵균 감염에 대한 예방효과가 우수하다는 연구 결과가 나왔다.
질병관리청 국립보건연구원은 기존 결핵 백신 개발 기술에 한국세라믹기술원의 온도반응성 나노입자 기술을 융합해 이 같은 성과를 도출했다고 1일 밝혔다. 이번에 적용된 기술은 상온에서 입자 형태를 유지하다가 체온에서 그 형태를 변화해 항원을 방출시키는 ‘온도반응성 나노스펀지’다. 항원을 천천히 방출해 면역반응을 장기적으로 활성화할 수 있고 별도 첨가제 없이 상온에서 장기간 보관도 가능하다.
국립보건연구원·한국세라믹기술원 공동 연구진은 결핵의 대표 항원인 Ag85B를 정제한 후 온도반응성 나노입자를 활용한 전달체에 전기적 반응을 이용해 탑재했다. 이후 세포실험을 수행한 결과 나노입자 백신은 장기적으로 안정성을 유지하며 세포 내에서 체온에 맞춰 점진적으로 항원을 방출했다. 또 독성반응 없이 세포 생존율이 유지됐으며, 기존 백신보다 더 효과적으로 면역세포(항원제시세포)에 항원을 전달했다.
연구진은 영유아 대상 백신으로서의 효능 평가를 위해 나노입자 백신을 쥐에게 접종했다. 기존 결핵 백신인 BCG를 맞았던 청소년·성인에게도 효능이 있는지 살펴보기 위해 BCG 접종 후 6주가 경과한 쥐에게도 나노입자 백신을 주입했다. 이후 BCG 백신 또는 항원 자체만 접종했던 쥐들과 비교한 결과 영유아용 백신 실험에서 나노입자 백신을 접종한 쥐들은 BCG만 맞은 쥐들보다 결핵균 공기 감염에 따른 폐 속 균의 수와 염증성 폐 병변이 적었다. 청소년·성인용 백신 실험에서는 나노입자 백신 접종 쥐의 T세포 면역반응과 염증성 사이토카인·케모카인(면역반응 조절 단백질) 생성량이 BCG 접종 쥐보다 더 많이 증가한 것으로 나타났다.
질병청은 이번 연구를 바탕으로 신기술 기반의 나노 전달체 기술을 메신저리보핵산(mRNA) 백신 등 다양한 백신 플랫폼에 적용하는 공동연구를 확대할 계획이다.
연구진은 “이번 연구를 통해 새로운 백신 후보 물질을 개발하고 결핵 예방 효과를 향상시킬 수 있을 것”이라며 “이러한 기술 기반의 전달체를 결핵 외 감염병 백신이나 다양한 플랫폼에도 적용해 볼 수 있을 것”이라고 기대했다.
이번 연구 결과는 생물학 분야 학술지 '세포 소통과 신호전달(Cell Communication and Signaling)' 최근호에 게재됐다.
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