바이오인

저자 : 한국생명공학연구원 핵산치료제 WG

1. 개요

    ◆︎ mRNA 백신 및 암 백신

    ○ mRNA 백신은 세포 내에서 발현하고자 하는 항원정보를 담고 있는 메신저 리보핵산 (messenger RNA, mRNA)을 체내로 주입 /   전달하여 항원에 대한 면역반응을 유도하는 혁신적 백신전략 (그림 1) [1]

 - 2023년 노벨 생리의학상을 수상한 Katalin Kariko와 Drew Weissman가 핵산의 화학적 변형을 통해 mRNA의 약물 가능성을 2005년에 처음 제시하였으며 [2], 이후 생체 전달 기술로 지질나노입자 (Lipid nano particle, LNP)가 개발되면서 mRNA 약물의 생체 적용이 가능해짐

 - 2021년 COVID-19 팬데믹 상황에서 최초의 mRNA 백신이 단기간에 신속 개발되고 환자들에게 사용되어 코로나 사태의 종식에 크게 기여하였음 (그림 2) [3]

         - COVID-19 mRNA 백신의 성공을 발판으로 다양한 감염병을 대상으로 한 mRNA 백신들이 개발되어지고 있으며, 최근 Moderna 社에서 Respiratory syncytial virus (RSV)를 표적으로 하는 mRESVIA®가 FDA 승인을 받은 바 있음 [4]

    ○ mRNA 백신은 감염병뿐만 아니라 암을 치료하기 위한 mRNA 암 치료용 백신으로 빠르게 적용·확대되고 있으며, 최근 발표된 자료들에 의하면 2021년 기준 50건 이상의 mRNA 암 백신이 개발되고 있고 임상시험 중에 있음 (그림 3) [5]

◆︎ mRNA 암 백신의 작용기전과 T세포

    ○ mRNA 백신 작용기전

 - mRNA 백신은 항원에 대한 정보를 담고 있는 메신저 리보핵산이 지질나노입자에 봉입된 형태로 체내에 주입되고 세포 내로 이입된 후 일련의 항원 발현 및 면역반응 유도를 포함한 생체 프로세스를 거치게 됨

 - 메신저 리보핵산으로부터 생성된 항원 단백질은 세포 내에서 짧은 펩타이드로 분해되는데, 수지상세포와 같은 항원제시세포 (Antigen presenting cell, APC)에서는 Major histocompatibility complex (MHC) class I 또는 II와 결합 된 형태로 세포 밖으로 제시되어 항원 특이적 naive CD8 또는 CD4 T세포에 의해 인식됨

 - 이후 일련의 과정을 통해서 활성화된 항원 특이적 T세포는 그 자체로 또는, B세포 활성화를 통한 항원 특이적 항체 생성을 통해서 항원을 발현하는 감염 세포 또는 암세포를 공격하여 치료 효과를 냄 [6]

 - 이 과정에서 형성된 Memory T세포 및 B세포가 바이러스의 후속 감염 및 암 발생 상황에서 항원 특이적 면역반응을 재유도함

    ○ mRNA 암 백신과 T세포

 - mRNA 암 백신의 경우, 정상세포에서는 발현이 되지 않고 암세포에서만 특이적으로 발현되는 유전자 또는 유전자 변이에 의해 새롭게 생성된 신생항원 펩타이드 (Neoantigen)를 표적으로 하여 항원이 선정되고 설계되어 사용됨 [6]

 - 항원제시세포에서 발현되고 프로세싱된 암 특이적 항원은 마찬가지로 CD8 T세포의 활성화를 유도하고 주로 Cytotoxic T lymphocyte (CTL) 기능을 통해 암세포를 사멸함 (그림 4)

 - 최근에는 면역항암에서 CD8 T세포 외에도 CD4 T세포의 역할이 추가적으로 제시되기도 하였음 [7]