2회 접종 일정으로 HIV 백신의 효과를 높일 수 있다

효과적인 HIV 백신을 개발하기 어려운 주요 이유 중 하나는 바이러스가 매우 빠르게 돌연변이를 일으켜 백신이 생성하는 항체 반응을 피할 수 있기 때문입니다.

몇 년 전, MIT 연구자들은 2주 동안 HIV 백신을 증량하여 투여하면 중화 항체를 더 많이 생성하여 그 과제의 일부를 극복하는 데 도움이 될 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 단시간에 투여하는 다중 투여 백신 요법은 대량 예방 접종 캠페인에 실용적이지 않습니다.

새로운 연구에서 연구자들은 이제 1주일 간격으로 두 번만 투여해도 비슷한 면역 반응을 얻을 수 있다는 것을 발견했습니다. 훨씬 적은 첫 번째 투여량은 면역 체계가 두 번째, 더 큰 투여량에 더 강력하게 반응하도록 준비시킵니다.

이 연구는 마우스에서의 계산 모델링과 실험을 통합하여 수행되었으며, HIV 봉투 단백질을 백신으로 사용했습니다. 이 백신의 단일 복용 버전은 현재 임상 시험 중이며, 연구자들은 2회 복용 일정으로 백신을 접종할 또 다른 연구 그룹을 구성하기를 바라고 있습니다.

"물리학과 생명 과학을 통합함으로써, 우리는 다중 복용 요법을 모방하는 이 2회 복용 일정을 개발하는 데 도움이 된 몇 가지 기본적인 면역학적 의문에 빛을 비췄습니다." MIT의 John M. Deutch 연구소 교수이자 MIT 의료 공학 및 과학 연구소와 MIT, MGH 및 하버드 대학교의 Ragon 연구소 회원인 Arup Chakraborty의 말입니다.

차크라보티는 이러한 접근 방식이 다른 질병에 대한 백신에도 일반화될 수 있다고 지적했습니다.

Chakraborty와 Darrell Irvine(전 MIT 생물공학 및 재료과학 및 공학 교수이자 스크립스 연구소 면역학 및 미생물학 교수인 Koch Institute for Integrative Cancer Research의 회원)이 Science Immunology 에 게재된 연구의 수석 저자입니다 . 이 논문의 주저자는 Sachin Bhagchandani 박사(23년 졸업)와 Leerang Yang 박사(24년 졸업)입니다.

중화 항체

매년 전 세계적으로 100만 명 이상의 사람들이 HIV에 감염되고, 그 중 일부는 항바이러스 약물을 구할 수 없습니다. 효과적인 백신은 이러한 감염의 대부분을 예방할 수 있습니다. 현재 임상 시험 중인 유망한 백신 중 하나는 엔벨로프 트리머라는 HIV 단백질과 SMNP라는 나노입자로 구성되어 있습니다. Irvine 연구실에서 개발한 나노입자는 백신에 대한 더 강력한 B 세포 반응을 모집하는 데 도움이 되는 보조제 역할을 합니다.

임상 시험에서 이 백신과 다른 실험적 백신은 단 한 번의 복용으로 투여되었습니다. 그러나 일련의 복용이 광범위 중화 항체를 생성하는 데 더 효과적이라는 증거가 늘어나고 있습니다. 연구자들은 7회 복용 요법이 신체가 바이러스에 노출되었을 때 발생하는 일을 모방하기 때문에 효과적이라고 믿습니다. 면역 체계는 더 많은 바이러스 단백질 또는 항원이 신체에 축적됨에 따라 강력한 반응을 형성합니다.

새로운 연구에서 MIT 팀은 이러한 반응이 어떻게 나타나는지 조사하고 더 적은 백신 복용량을 사용해 동일한 효과를 얻을 수 있는지 알아보았습니다.

"7회 접종은 대량 예방 접종에 적합하지 않습니다." Bhagchandani가 말했습니다. "우리는 이 증가하는 복용량의 성공에 필요한 몇 가지 중요한 요소를 파악하고, 그 지식이 복용 횟수를 줄이는 데 도움이 될 수 있는지 알아보고 싶었습니다."

연구자들은 12일 동안 투여한 1회, 2회, 3회, 4회, 5회, 6회 또는 7회 투여의 효과를 비교하는 것으로 시작했습니다. 그들은 처음에 3회 이상 투여하면 강력한 항체 반응이 생성되지만 2회 투여하면 그렇지 않다는 것을 발견했습니다. 그러나 투여 간격과 비율을 조정하여 연구자들은 1회 투여 시 백신의 20%, 7일 후 2회 투여 시 백신의 80%를 투여해도 7회 투여 일정과 마찬가지로 좋은 반응을 얻을 수 있음을 발견했습니다.

"이 현상의 메커니즘을 이해하는 것이 미래의 임상적 전환에 중요할 것이라는 것은 분명했습니다." 양 박사는 말한다. "인간에게 이상적인 투여 비율과 타이밍이 다를 수 있지만, 근본적인 메커니즘 원리는 아마도 동일하게 유지될 것입니다."

연구자들은 계산 모델을 사용하여 이러한 각 투여 시나리오에서 무슨 일이 일어나는지 탐구했습니다. 이 연구는 백신 전체를 한 번에 투여하면 대부분의 항원이 림프절에 도달하기 전에 조각으로 잘린다는 것을 보여주었습니다. 림프절은 B 세포가 특정 항원을 표적으로 삼기 위해 활성화되는 곳으로, 생식 중심이라고 알려진 구조 내에서 이루어집니다.

손상되지 않은 항원의 극히 일부만이 이러한 생식 중심에게 도달하면 B세포는 그 항원에 대해 강력한 반응을 보일 수 없습니다.

그러나 손상되지 않은 항원을 표적으로 하는 항체를 생성하는 B 세포는 매우 소수입니다. 따라서 첫 번째 용량에서 소량을 투여하면 항원을 많이 "낭비"하지 않고 일부 B 세포와 항체가 발달할 수 있습니다. 일주일 후에 두 번째로 더 많은 용량을 투여하면 이러한 항체가 항원에 결합한 후에 항원이 분해되어 림프절로 이동하게 됩니다. 이를 통해 더 많은 B 세포가 해당 항원에 노출되고 결국 항원을 표적으로 할 수 있는 많은 B 세포 집단이 생깁니다.

"초기 복용량은 소량의 항체를 생성하고, 이는 이후 복용량의 백신에 결합하고, 이를 보호하고, 림프절을 표적으로 삼기에 충분합니다. 그래서 우리는 7회 복용할 필요가 없다는 것을 깨달았습니다." Bhagchandani가 말합니다. "소량의 초기 복용량이 이 항체를 생성하고, 더 큰 복용량을 투여하면 해당 항체가 항체에 결합하고 림프절로 이동하기 때문에 다시 보호할 수 있습니다."

T세포 부스트

이러한 항원은 생식 중심에서 몇 주 또는 그 이상 머물러 더 많은 B 세포가 들어와 항원에 노출될 수 있으며, 그 결과 다양한 유형의 항체가 생성될 가능성이 더 높아집니다.

연구자들은 또한 2회 투여 일정이 더 강한 T세포 반응을 유도한다는 것을 발견했습니다. 첫 번째 투여는 염증과 T세포 활성화를 촉진하는 수지상 세포를 활성화합니다. 그런 다음 두 번째 투여가 도착하면 더 많은 수지상 세포가 자극되어 T세포 반응이 더욱 증가합니다.

전반적으로 2회 투여 요법은 단일 백신 투여와 비교했을 때 T세포 반응은 5배, 항체 반응은 60배 향상되었습니다.

"'증가 용량' 전략을 2회 주사로 줄이면 임상 구현에 훨씬 더 실용적입니다. 게다가 단일 주사로 2회 노출을 모방할 수 있는 여러 기술이 개발 중이며, 이는 대량 예방 접종 캠페인에 이상적일 수 있습니다." Irvine이 말했습니다.

연구자들은 현재 비인간 영장류 모델에서 이 백신 전략을 연구하고 있습니다. 그들은 또한 장기간에 걸쳐 2차 투여를 전달할 수 있는 특수 소재를 연구하고 있으며, 이는 면역 반응을 더욱 강화할 수 있습니다.

이 연구는 미국 국립암연구소, 미국 국립보건원, MIT, MGH, 하버드의 라곤 연구소의 코흐 연구소 지원(핵심) 연구비로 지원되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240920160801.htm