나노기술 및 정책 정보

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미국 클리블랜드 클리닉 연구진은 나노기술을 활용하고 전임상 질병 모델에서 강력한 효능을 보여준 유망한 새로운 COVID-19 백신 후보를 개발함.

이 백신은 전임상 모델 사이에서 강력한 중화 항체를 생산했으며, SARS-CoV-2 (COVID-19를 유발하는 바이러스)에 노출된 얼굴에서의 감염 및 질병 증상을 예방함. 백신 후보의 초기 항소에 대한 또 다른 이유는 현재 승인된 COVID-19 백신보다 쉽게 ​​운반 및 보관할 수 있도록 내열성이 있을 수 있기 때문임.

연구진은 개발된 백신 후보가 거의 모든 살아있는 유기체에서 발견되는 단백질인 페리틴에서 조작된 나노입자를 통해 면역 반응을 유발하는 항원을 전달한다고 하며, 이 단백질은 엄격한 온도 조절이 필요하지 않다는 점을 포함하여 여러 가지 이유로 백신 및 약물 전달을 위한 매력적인 생체 재료라고 설명함.

단백질 나노입자의 다른 이점은 인플루엔자와 같은 다른 바이러스에 대한 기존의 단백질 서브 유닛 백신보다 적은 용량으로 세포 손상을 최소화하고 더 강력한 면역력을 제공하는 것임.

개발된 백신은 페리틴 나노입자를 사용하여 바이러스가 인간에게 선택적으로 결합하는 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 영역에서 작고 약화된 단편을 전달함(이 단편을 수용체 결합 도메인 또는 RBD라고 함). SARS-CoV-2 RBD가 ACE2(안지오텐신 전환 효소 2)라는 인간 단백질과 결합하면 바이러스가 숙주 세포에 들어가 복제를 시작할 수 있음.

연구진은 다른 전임상 모델보다 인간의 면역 반응과 질병 발생을 더 잘 반영하는 COVID-19의 흰 족제비 모델에서 백신 후보를 테스트함. 이 흰 족제비 모델은 SARS-CoV-2 감염 및 전염에 대한 연구를 상당히 발전시킨 발견임.

이 연구에서 연구진은 백신 후보의 초기 용량을 투여한 후 14일과 28일 후에 2개의 추가 백신을 투여함. 한 그룹은 근육 내로 백신을 받았으며 다른 그룹은 근육 내 및 비강 내로 백신을 받음.

두 번째 추가 접종 후 모든 백신 접종 모델은 강력한 중화 항체를 생성함. 이것은 RBD 항원에 대한 반복적인 노출이 바이러스와 빠르게 싸울 수 있는 면역 체계를 성공적으로 준비했음을 의미함.

두 번째 추가 접종 며칠 후(최초 백신 접종 후 31일) 연구진은 모델을 고농도의 SARS-CoV-2에 노출 시킴. 보조제 전용 백신(보조제는 백신이 더 잘 작동하도록 돕는 성분이 추가됨)을 받은 위약 그룹과 비교할 때, RBD 나노입자 백신을 받은 사람들은 감염과 관련된 임상 증상 및 폐 손상으로부터 더 잘 보호되었음. 이 발견은 백신 후보가 감염과 심각한 질병을 예방하는 데 도움이 됨을 의미함.

근육 내 및 비강 내 면역의 병용은 근육 내 면역 단독보다 더 강력한 보호 면역과 더 빠른 바이러스 제거를 보여줌. 둘 다 보조제 단독 백신보다 훨씬 더 효과적이었고, 이러한 차별적 이점의 메커니즘을 밝히기 위해서는 더 많은 연구가 중요함.

페리틴 나노입자는 강한 온도와 화학적 안정성으로 잘 특성화되어 있고, RBD- 나노입자 백신도 내열성일 수 있지만, 검증을 위해 향후 조사가 필요할 것임. 연구진은 곧 인간 임상 실험에서 이러한 발견을 확인하는 것을 목표로 함.

본 연구 성과는 mBio ("Development of Spike Receptor-Binding Domain Nanoparticles as a Vaccine Candidate against SARS-CoV-2 Infection in Ferrets")에 게재됨.