새로운 연구로 미래의 백일해 백신 개발을 향상시킨다

백일해는 1940년대에 백신이 도입되기 전까지 미국과 전 세계에서 어린이 사망의 주요 원인이었습니다. 그 후 수십 년 동안 이 박테리아성 질병은 미국에서 거의 근절되었고 사망자 수는 매년 두 자릿수로 감소했습니다.

하지만 이 질병은 최근 몇 년 동안 COVID-19 팬데믹 이후 백신 접종률이 감소하면서 걱정스러운 컴백을 했습니다. 2024년에 여러 건의 발병으로 인해 공중 보건 당국과 병원은 주로 백신을 맞을 수 없을 정도로 어리고 가장 심각한 증상을 겪는 유아를 포함한 갑작스러운 환자 유입을 수용하기 위해 애썼습니다.

이제 오스틴에 있는 텍사스 대학의 새로운 연구는 백일해 백신을 개선하여 감염의 두 가지 주요 약점을 표적으로 삼아 이 질병을 다시 한번 근절하는 데 도움이 될 수 있습니다.

새로운 타겟

이런 배경에서 UT의 McKetta 화학공학과와 분자생물학과 구성원을 포함한 연구진은 백일해 면역을 이해하고 강화하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 백일해 감염을 위험하게 만드는 것 중 하나는 백일해 독소(PT)로, 박테리아가 생성하는 화학 무기로 환자의 면역 반응을 약화시키고 백일해와 관련된 심각한 증상의 대부분을 유발합니다.

미국 국립과학원 회보 에 게재된 새로운 연구에서는 PT를 각기 다른 방식으로 중화하는 두 가지 강력한 항체인 hu11E6와 hu1B7에 초점을 맞췄습니다.

최첨단 극저온 전자 현미경 접근법을 사용하여 연구자들은 이러한 항체가 결합하는 PT의 특정 에피토프를 식별했습니다. 에피토프는 면역 체계가 병원균과 싸우기 위해 집중할 수 있는 화학적 표적입니다. Hu11E6는 당 결합 부위를 방해하여 독소가 인간 세포에 부착되는 것을 차단하는 반면, hu1B7은 독소가 세포에 들어가 해를 끼치는 것을 방지합니다.

이러한 발견은 이러한 중요한 영역을 정확하게 매핑한 최초의 연구로, 백신을 개선하기 위한 청사진을 제공합니다.

"현재 연구 및 임상 시험 단계에 있는 유망한 새로운 백일해 백신이 여러 개 있습니다."라고 Cockrell School of Engineering의 화학 공학 교수이자 새로운 연구의 책임 저자인 Jennifer Maynard가 말했습니다. "저희의 연구 결과는 향후 버전에 쉽게 통합되어 전반적인 효과와 보호 수명을 향상시킬 수 있습니다."

그녀는 COVID-19 백신에 사용된 mRNA 기술과 같은 혁신과 백일해 독소(PT gen )에 유전공학을 사용하여 더 안전하고 강력한 새로운 재조합 무세포 백일해 백신을 생성하는 획기적인 발전을 지적했습니다. 이는 중화 에피토프를 보존하는 기술로, 그녀의 팀의 새로운 연구 결과와 결합할 수 있습니다.

"면역 체계를 훈련하여 독소의 가장 취약한 부위를 표적으로 삼으면 더 효과적인 백신이 만들어질 것으로 기대됩니다." 메이너드가 말했다. "그리고 백신이 더 효과적이고 오래 지속될수록 더 많은 사람들이 백신을 맞을 것입니다."

hu1B7 및 hu11E6 항체는 미래의 백신 설계를 안내하는 데 도움이 되는 것 외에도 감염되고 위험이 높은 영아를 위한 치료 약물로서 그 자체로 유망합니다. Maynard와 동료들의 이전 연구에 따르면 백일해 감염의 치명적인 측면을 예방할 수 있습니다. UT 연구원들은 이 질병에 노출된 신생아의 폐 손상과 사망을 예방하는 방법을 개발하기 위한 파트너십을 적극적으로 모색하고 있습니다.

지속적인 위협

백일해는 Bordetella pertussis 라는 박테리아에 의해 발생하며 , 격렬한 기침 발작으로 악명이 높으며, 폐렴, 발작, 심지어 사망과 같은 합병증으로 이어질 수 있습니다. 특히 유아의 경우 더욱 그렇습니다. 이 질병의 별명 중 하나는 100일 기침인데, 가벼운 경우나 중간 정도의 경우에도 고통스러운 기침 발작이 수개월 동안 지속될 수 있기 때문입니다.

이 질병은 매년 전 세계적으로 약 20만 명을 죽이고, 대부분이 유아와 어린이이며, 중증 질병을 앓은 생존자는 뇌 손상과 폐 흉터를 남길 수 있습니다.

현대 백신은 사망자 수를 줄였지만, 시간이 지남에 따라 효과가 약해져 보호 효과가 2~5년밖에 지속되지 않습니다. 현대 백일해 백신은 무세포성으로, 면역 체계가 병원체를 인식하도록 훈련시키는 박테리아의 일부를 함유하고 있습니다. 여기에는 PT도 포함됩니다.

최근 전 세계적으로 백일해가 창궐하면서 공중 보건 당국은 경악을 금치 못했습니다. 이번 가을, 뉴욕시에서는 2023년 이후 백일해 사례가 169% 증가했습니다. 2019년 이후 사례는 500% 증가했습니다. 호주는 현재 1940년대 백신이 도입된 이래 가장 큰 백일해 창궐로 고통받고 있으며, 올해는 약 41,000건의 사례가 보고되었습니다.

보건 당국은 초기 예방접종과 추가 예방접종을 놓친 것이 발병의 주요 원인이라고 지적합니다.

주저함을 극복하다

백일해 퇴치의 진전은 흥미진진하지만, 백일해의 생물학적 복잡성과 백신 주저의 사회적 장애물을 극복해야 하는 이중의 과제에 직면해 있습니다. 취약한 신생아의 백일해를 예방하는 가장 효과적인 방법은 임신 중에 산모가 백신을 접종하는 것입니다. 이렇게 하면 신생아가 백신을 접종할 수 있는 나이가 될 때까지 보호를 받을 수 있습니다.

CDC에 따르면 미국에서 유치원생의 백일해에 대한 전체 백신 접종률은 일반적으로 90%가 넘지만, 산모의 60% 미만이 임신 중에 백신을 접종합니다. 백신 안전성에 대한 회의론과 COVID-19 팬데믹 이후 일상적인 백신 접종의 느린 정상화로 인해 백신을 충분히 접종하지 못한 지역 사회가 생겨났고 신생아에 대한 전반적인 보호 수준이 낮아 치명적인 발병의 온상이 되었습니다. 이러한 환경과 현재 백신의 한계가 결합되어 혁신이 필수적입니다.

공동 저자인 Annalee W. Nguyen은 화학 공학 연구 교수로 치료보다 예방의 중요성을 강조했습니다. 그녀는 "고위험군에서는 질병을 예방하는 것이 항상 더 쉽습니다."라고 말했습니다.

"누군가가 극도로 아플 때, 면역 체계가 제대로 작동하지 않고 회복을 돕기가 더 어렵습니다. 어머니는 임신 중에 백일해 예방 접종을 하여 아기가 태어난 후 아기를 보호할 수 있는 놀라운 기회를 얻고, 부모는 소아과 의사와 협력하여 어린이와 청소년이 예방 접종을 최신 상태로 유지하도록 하여 가족을 계속 보호할 수 있습니다."

중화 에피토프(항체가 독소를 효과적으로 차단할 수 있는 영역)에 집중함으로써 새로운 백신은 잠재적으로 더 강하고 오래 지속되는 면역을 제공할 수 있습니다. 이는 백일해 백신에 대한 대중의 신뢰를 강화하고 질병의 재발을 억제하는 데 도움이 될 수 있습니다.

UT 오스틴의 McKetta 화학공학과의 Rebecca E. Wilen, UT 오스틴의 Molecular Biosciences Department의 Jory A. Goldsmith와 Jason McLellan, BioNet-Asia의 Wassana Wijagkanalan도 이 논문의 저자였습니다. 이 연구는 텍사스 암 예방 연구소, Welch Foundation, 국립 보건원의 재정 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250404201413.htm