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면역 항암제의 성능을 매우 향상시키는 나노백신 디자인

Nanovaccine design can dramatically improve cancer immunotherapies

미국 노스웨스턴대학 (Northwestern University)의 연구진은 암과 싸우는 면역 반응을 자극할 수 있는 일련의 구형 핵산 백신을 조사했다. 동물 모델을 대상으로 한 실험으로 한 종류의 구형 핵산 백신이 다른 종류의 백신과 비교할 때 치료 효과가 매우 우수하다는 것을 발견했다. 나노 치료 백신의 효능은 백신의 모양이 중요한 역할을 했다.

우수한 구조를 가진 백신은 동물에서 종양을 30% 정도 제거하고 암으로 인한 전반적인 생존율을 향상시켰다. 또한, 이 백신은 종양 재발을 억제했다.

연구 결과는 백신 디자인으로 인한 활성 성분의 화학적 구조와 입체적 표현이 중요하다는 것을 보여주고 있다. 따라서 이 연구는 강력한 항암 면역 반응을 가진 구형 핵산 백신을 설계하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 확실한 백신 설계 전력을 가지고 있다면 다양한 유형의 암과 질병을 치료할 수 있는 백신 개발을 가속화시킬 수 있을 것이다.

암 면역 요법은 환자의 면역 체계를 인위적으로 자극하여 질병을 찾아 공격하는 치료법이다. 지금까지 면역 관문 조절 억제제 (checkpoint inhibitor)라고 불리는 새로운 면역 요법은 종양에 의해 억제되는 면역 반응을 자극하여 제대로 작동하게 한다. 그러나 이런 방법은 특정 유형의 암 및 일부 환자에게서만 효과적이다.

더 강력한 방법은 치료용 백신으로 면역 반응을 높이고 증폭시키는 것이다. 그러나 이러한 접근법은 암을 치료할 수 있는 백신 디자인의 획기적인 발전이 필요하다.

구형 핵산의 개발은 사람들이 기다려온 돌파구가 될 수 있다. 이번에 개발된 구형 핵산은 나노입자 코어 (core)를 감싸는 DNA/RNA의 구형 형태를 가진다. 직경이 약 50나노미터인 이 나노 구조는 표적화된 치료를 위해서 면역 세포 등의 세포에 들어갈 수 있는 능력을 가지고 있다.

이번 연구에서는 서로 다른 구조를 가지고 있지만 동일한 펩티드, DNA, 기타 구성 요소를 가진 구형 핵산들을 서로 비교했다. 모든 백신은 항원 (면역 반응에 의해 인식되고 표적화되는 물질)과 면역 보강제 (항원에 대한 신체의 면역 반응을 향상시키는 물질)를 포함한다. 여기서, DNA는 면역 보강제이고 펩티드는 항원이다.

각각의 백신에서 서로 다른 유일한 것은 펩티드 항원의 위치이다. 펩티드 항원은 구형 핵산의 중심에 위치하거나 DNA와 서로 산재되어 있거나 DNA에 부착되어 있다. 이러한 변화로 인해서 면역계는 분자 신호를 인식하고 처리하는 방식이 크게 달라지고 궁극적으로 백신으로 인한 면역 반응에 영향을 끼친다. 가장 우수한 것은 펩티드 항원이 DNA와 서로 산재되어 있을 때이다.

연구는 구형 핵산 구조를 디자인할 수 있는 능력이 항종양 면역 반응을 매우 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 이런 백신 성능의 향상은 궁극적으로 환자를 치료하는 데 큰 도움을 줄 수 있다. 이 연구 결과는 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences에 “Rational vaccinology with spherical nucleic acids”라는 제목으로 게재되었다.

관련연구자: Chad A. Mirkin

관련기관: Northwestern University

본문키워드(한글): 나노백신, 디자인, 면역 항암제

본문키워드(영문): nanovaccine, design, cancer immunotherapy

국가: 미국

원문출판일: 2019-05-07

출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=52745.php