나노기술 및 정책 정보

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새로운 백신의 신속한 개발은 돌발성 전염병과 주요 질병을 예방하고 치료하는 데 매우 중요함. 그룹 성분 디자인, 제형(劑型) 구축, 제조 공법은 백신의 적용 효과 및 전환 잠재력과 밀접히 관련되어 있음.

중국과학원 공정연구소 연구팀은 중국 인민해방군 군사 의학 연구원 생물 공학 연구소 연구팀과 협력하여 합성생물학을 이용하여 자가 조립 단백질 나노입자를 개발하여 다당류와 폴리펩타이드 유형 나노 백신을 개발함. 동 나노 백신이 다양한 동물 모델에서 양호한 안전성과 효율적인 면역 반응을 나타내고 전염병 예방과 암 치료 효과를 강화시킨다는 점을 입증하였음.

기존의 나노 백신 시스템 제조 공법은 복잡하고, 항원 로드량이 적아, 생체 면역 반응이 비교적 낮은 문제를 해결하기 위해 연구팀은 박테리아 독소 B5(세포 표면 수용체 뉴로이드 글리코시드와 결합할 수 있음)와 비(非) 천연 트리 폴리머 펩타이드 간의 결합을 통해 새롭게 안전하고 효율적인 자가 조립 나노 백신 "섀시(chassis)"를 개발하여 신형 백신 개발에 응용하였음.

연구팀이 개발한 나노 백신 "섀시(chassis)"는 바이오 합성의 단백질 프레임워크로 사용되어 외원성(外源性) 합성 소재의 도입을 피할 수 있도록 하고, 백신 사용의 안전성을 보장할 수 있음. 연구팀은 융합 발현 혹은 단백질 당 베이스화 수정 전략을 사용하여 폴리 펩타이드, 다당류 등 다양한 유형의 항원이 "섀시(chassis)" 상에서 효율적인 로드를 쉽게 실현할 수 있도록 하고, 액외의 화학 커플링 과정이 필요하지 않게끔 한다는 점을 입증하였음.

단순한 항원에 비해 나노 백신은 항원이 주사 부위에서 신속히 제거되는 상황을 피할 수 있도록 한 동시에 림프절의 효과적인 대량 집중을 실현할 수 있음. 추가 보조제 첨가가 필요치 않고 나노 백신은 신속하게 항원 제시 세포를 활성화시키는 동시에 항원 섭취와 교차 제시를 촉진하여 후속 면역 응답 수준을 향상시킴.

나노 "섀시(chassis)"에 기반하여 개발한 다당류 결합 백신은 실험용 작은 마우스, 원숭이 등 다양한 동물 모델에서 지하균과 A형 파라티푸스 살모넬라균에 대한 높은 수준의 보호 항체 생성을 성공적으로 유도하는 것으로 나타났으며, 관련 항체 적도(滴度)는 상품화된 알루미늄 보조제 제형(劑型)보다 훨씬 우수한 것으로 나타났음.

나노 "섀시(chassis)"에 기반하여 개발한 종양 백신도 우수한 성능을 보유하고 있는 것으로 나타났는데 실험용 작은 마우스 체내의 세포 면역 응답을 신속히 자극하는 것으로 나타났으며, 뚜렷한 종양 성장 억제 및 실험용 작은 마우스 생존 시간을 연장시켰음. 이런 범용적인 "섀시(chassis)" 전략 및 모듈화 조합 백신 디자인은 항암, 항 병균, 항바이러스 등 효율적인 백신 연구개발을 위해 새로운 아이디어를 제공하고 있음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ ("Biosynthesis of Self‐Assembled Proteinaceous Nanoparticles for Vaccination") 지에 게재됨.