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비강 투여 백신의 기술 및 특허동향

[보건산업브리프 Vol.415]

◈ 목차

Ⅰ. 연구 배경 및 기술 개요

Ⅱ. 비강 투여 백신 시장 및 기술 개발 동향

Ⅲ. 국가별 비강 투여 백신 개발 계획

Ⅳ. 비강 투여 백신의 특허 현황

Ⅴ. 요약 및 시사점

◈본문

Ⅰ. 연구 배경 및 기술 개요

1. 비강 투여 백신 개발의 필요성

• ◯︎비강 투여(nasal administration)는 비강 내 점막을 통해 약물을 투여하는 방식으로, 비강은 인체에서 유일하게 뇌가 외부와 직접적으로 소통하고 있는 부분이고, 비강 점막에는 혈관이 풍부해 약물이 흡수되기 용이한 구조를 가지고 있음

• ◯︎많은 병원체는 점막을 통해 침입이 이루어지기 때문에 점막면역(mucosal immunity)은 외부로부터 침입한 병원균에 대한 첫 번째 방어선으로 점막 조직을 통한 흡수가 가능한 백신이 필요함

- 점막 백신(mucosal vaccine)은 전신면역반응(systemic immune response)뿐만 아니라, 동시에 점막면역반응(mucosal immune response)도 유도함

- 비강 투여 백신은 호흡기 질환의 초기 감염을 예방하는 대체 전략이 될 수 있으며, 장기간 지속 가능한 보호면역을 나타냄

• ◯︎중저소득 국가(lower-middle-income countries; LMICs)은 백신을 제대로 확보하지 못하고 백신 접종 완료 비율은 단 1.4%에 불과해 "백신 불균형"문제가 발생하고, 이는 새로운 변이 바이러스 출현의 원인이 될 수 있음. 이를 해결하기 위해서, "접근성 개선", "온도 안정 백신"이 필요함

• ◯︎비강 투여 백신은 주사 바늘을 사용하지 않아 통증이나 거부감이 적고, 안전하고 쉽게 투여할 수 있어, 의료 인력이 부족한 지역에서도 사용이 용이함

- 대부분의 백신은 2~8℃ 범위에서 보관 및 운송해야하므로 콜드체인 저장장치가 필요하여, 중저소득 국가의 열악한 인프라에서 보관과 유통이 어려움

- 비강 투여 백신은 건조 분말화 등의 형태로 제조 가능함. 또한, 유럽의약품청 (European Medicines Agency, EMA) 승인된 인플루엔자 비강 투여 백신인 "플루젠즈 테트라®(Fluenz Tetra®)"는 2~8℃에서 12시간 동안 안정성을 유지하므로, 기존 백신 대비 저장 및 운송 비용을 절감할 수 있음

• ◯︎백신의 접종 방법은 경구투여 (Oral administration), 근육주사 (IM-Intramuscular injection), 피하주사 (SC=Subcutaneoust Injection) 등으로 나뉘어 있으며, 현재까지 상용화된 백신들은 근육주사 또는 피하주사 투여 경로가 대다수임

- 기존 근육주사 투여 백신 접종 후 비강 투여 백신의 추가 접종 (booster shot)을 통해 바이러스 전파를 억제할 수 있을 것으로 기대하고 있고, 교차 반응성 항체를 유도할 수 있어, 여러 항원에 대한 교차 보호 면역을 제공할 가능성이 있음

2. 비강 투여 백신의 점막 면역 반응

• ◯︎인간 비강 호흡 영역은 뼈 비강 구조에 의해 세 개의 비강으로 나뉘는데, 이 영역들 사이의 상피 특성은 다르지만, 세 영역 모두 10~15㎛ 두께의 풍부한 점막 조직 층으로 덮여 있고 섬모라고 불리는 해부학적 돌기를 갖는 미세융모로 덮여 있음

- 섬모가 조정된 움직임을 통해 mucociliary clearance (MCC)가 이루어지며, MCC는 소화게의 일부로서 흡입된 입자가 병원균을 포집하고 제거하는 데 기여하고, 점액 성분 (95% 물, 2.5~3% 당 단백질 점액, 2% 전해질·단백질·지질·효소·항체)에 의해 보호 활동이 강화되는데, lgA와 lgG는 비강 점액에서 높은 역가로 존재하여 흡입 및 투여 항원 모두에 대한 1차 면역 반응을 제공함

• ◯︎총 면역 세포의 약 80%가 위치하는 점막 부위 중 병원성 분자와 투여된 항원에 대한 면역 반응이 유도되는 부위의 하나인 NALT (Nasopharynx-associated lymp hoid tissue)는 비강 상피 아래에 위치함

- 항원은 상피 세포에 부착되는데, 여기에 존재하는 여러 개의 M 세포 (microfold cell)이 입자 항원의 흡수와 NALT를 구성하는 기저 림프절로의 수송을 담당함

- 가용성 항원은 전체 비강 상피를 수동적으로 관통하고 톨유사 수용체 (TLR)와의 상호 작용을 통해 표층림프절에 도달할 수 있음

- NALT에서 면역 반응 생성에 필요한 면역 유능 세포는 주로 수지상 세포 (DC) 및 대식세포와 같은 APC로, 이들이 항원의 세포 내포작용을 통해 항원을 NALT로 재재화 하여 T 세포 및 B 세포와 상호 작용하고 면역 반응을 생성하는 역할을 함

...................(계속)

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