나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 산하 ‘국가 나노과학 센터’ 왕하이(王海, 왕해), 니에광쥔(聶廣軍, 섭광군) 연구팀은 최근 산화 그래핀(RO)과 저분자량 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)(LPEI)을 포함한 히드로겔을 디자인하여 면역 자극제를 휴대하고 전달하는 mRNA 백신을 개발함. 흑색종 마우스 모델(melanoma mouse model) 체 내에 주사한 후 동 mRNA 백신은 최소 30일간 활성을 유지하여 종양의 성장을 억제하고 종양의 전이를 방지하는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 통해 히드로겔 전달 시스템은 잠재력이 큰데 mRNA 백신을 도와 암증 면역 치료방법으로 되게끔 하여 장기간 항암 역할을 발휘할 수 있게끔 한다는 점을 입증함.

코로나19 폐렴에서 mRNA 백신은 코딩된 코로나19 바이러스 스파이크 단백질(Spike Glycoprotein)(S 단백질)의 mRNA을 휴대하기 때문에 인체 세포 속에서 번역을 통해 S 단백질을 생성시켜 인체로 하여금 코로나 19 바이러스의 면역 반응을 유발시켜 사람들로 하여금 코로나 19 바이러스에 저항할 수 있도록 함.

암에서 mRNA 백신은 일반적으로 번역과 종양 관련 항원으로 디자인되어 인체 면역 시스템으로 하여금 암을 식별하고 제거할 수 있게끔 함.

이런 기술 원리는 복잡하지 않지만 어려운 점은 mRNA이 매우 불안정한 동시에 mRNA 백신은 반드시 림프 시스템에 도달해야만 한층 더 역할을 발휘할 수 있다는 점임.

mRNA의 지구적인 전달을 실현하기 위해 연구팀은 일종 산화 그래핀(RO)과 저분자량 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)(LPEI)을 포함한 히드로겔을 디자인하였음. 산화 그래핀은 표면적이 큰 특징을 보유하고 있기 때문에 효과적인 약물 로드를 실현하고 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)은 mRNA과 결합하여 번역을 실행할 수 있는 것으로 나타났음.

연구팀은 Galderma회사에서 개발한 TLR7/8 레시퀴모드(Resiquimod)를 보조제로 첨가하여 항암 면역 반응에서 관건적인 항원 특이성 CD8+T 세포의 자극과 확증(擴增)을 한층 더 강화시켰음.

mRNA 백신 전달 플랫폼 효과를 측정 테스트하기 위해 난청(卵淸) 단백질(egg albumin)을 모델 항원으로 사용하고, 난청 단백질 mRNA와 레시퀴모드(Resiquimod) 보조제와 히드로겔을 혼합시킨 동시에 흑색종 마우스 모델(melanoma mouse model)에 주사하였는데, 흑색종을 표면에서 표현하는 난청 단백질로 디자인하였음.

유리(遊離) 보조제와 무(無) 히드로겔 mRNA를 주사하는 흑색종 마우스 모델에 비해 한 차례 완전한 히드로겔 mRNA 백신을 주사 받은 흑색종 마우스의 종양은 뚜렷이 더욱 작아진 동시에 종양 조직 속에 진입한 CD8+T 세포 수량도 더욱 많은 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 통해 산화 그래핀-폴리에틸렌이민(polyethyleneimine) 히드로겔 전달 mRNA+보조제는 지구적인 암 면역 치료 효과를 실현할 수 있다는 점을 입증하였음.

산화 그래핀-폴리에틸렌이민(polyethyleneimine) 히드로겔 전달 mRNA+보조제는 효과적인 암 mRNA 백신 전달 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 전망됨.

본 연구 성과는 ‘Nano Letters’ ("In Situ Transforming RNA Nanovaccines from Polyethylenimine Functionalized Graphene Oxide Hydrogel for Durable Cancer Immunotherapy“)에 게재됨.