기본 콘텐츠로 건너뛰기

프로그래머블 RNA 백신의 꿈



(Avian flu vaccine development by reverse genetics techniques. This image is a work of the National Institutes of Health, part of the United States Department of Health and Human Services.)


 백신의 개발은 근대 의학사에서 가장 획기적인 사건 가운데 하나였습니다. 아무리 위생이 좋아지고 항생제와 항바이러스제가 잘 개발된다고 해도 아예 걸리지 않게 면역이 생기는 것만 못하기 때문입니다. 사실 현대 사회는 인구의 대부분이 거대 도시에 몰려있고 세계 각지에서 인적 교류가 활발하기 때문에 전염성 질환이 매우 쉽게 전파될 수 있습니다. 그럼에도 우리가 몇몇 심각한 전염성 질환에서 안전한 것은 백신 덕분입니다. 백신 없이 현대 사회는 유지될 수 없을 것입니다. 


 하지만 이런 백신에도 단점은 있습니다. 대부분의 백신은 개발에서 임상에 응용되는 데 까지 많은 시간을 필요로 합니다. 위의 그림은 최신의 reverse genetics 기술을 이용해서 조류 독감 백신을 개발하는 방법을 보여주고 있는데, 아무리 빨라도 개발에만 몇 달, 그리고 양산에도 몇 달의 시간이 필요합니다. 


 우리 나라에서도 큰 이슈가 된 메르스나 전 세계적인 문제가 된 에볼라 등 여러 신종 바이러스 감염 백신 개발은 더 많은 시간을 필요로 하고 있습니다. 이 시간과 비용을 단축시키는 것이 이제 신종 감염병에 대응해야 하는 현대 의학의 과제입니다. 


 이를 위한 방법 가운데 하나로 제안되는 것이 RNA 백신입니다. MIT의 다니엘 앤더슨 (Daniel Anderson) 교수가 이끄는 연구팀은 원하는 형태의 항원을 인식할 수 있는 프로그래머블 RNA 백신 (programmable RNA vaccines)을 개발 중입니다. 메신저 RNA를 이용해서 원하는 형태의 항원과 유사한 단백질을 만드는 방식으로 약독화 백신에 비해서 안전할 뿐 아니라 제작 시간이 일주일 이내로 이전의 방식과는 비교할 수 없을 만큼 빠릅니다. 


 메신저 RNA를 백신으로 사용하려는 시도는 사실 그전부터 있어왔습니다. 하지만 이를 체내로 침투시켜 원하는 면역을 획득하게 하는 일은 매우 어려웠습니다. 연구팀은 나뭇가지 모양의 고분자 화합물인 덴드리머 (dendrimer)를 이용해서 이 문제를 해결했습니다. 


 덴드리머는 일시적으로 양전하를 띄고 RNA는 음전하를 띄기 때문에 쉽게 결합하며 이들을 뭉치게 만들면 바이러스와 거의 비슷한 크기인 150nm의 나노 입자가 되기 때문입니다. 이를 근육 등에 주사해서 세포 속으로 침투시키면 원하는 바이러스의 표면 단백질을 생산하게 유도할 수 있습니다. 그러면 우리 몸의 면역 세포가 이를 인식해 항체를 생산 면역을 획득하는 방식입니다. 


 쥐를 이용한 동물실험에서 연구팀은 에볼라, 인플루엔자 및 톡소포자충에 대한 100% 면역을 획득하는 것을 발견하고 이를 저널 PNAS에 발표했습니다. 이는 매우 고무적인 결과이긴 하지만, 아직 사람에서 테스트 된 것은 아니기 때문에 최종적으로 널리 사용될 수 있는 방법인지는 더 기다려봐야 할 것입니다. 


 신종 감염병의 등장은 자연 서식지 파괴로 인한 바이러스 및 병원체의 우연 감염 기회 증가, 그리고 전 세계적인 교류 확대로 인해 빠른 전염병 전파 등이 중요한 이유입니다. 하지만 인간 역시 여기에 대응하기 위해서 노력하고 있습니다. 바이러스가 새롭게 진화하는 것과 마찬가지로 인간 역시 더 발전하게 마련이죠. 이들의 노력이 성공하기를 기대해 봅니다. 


 참고 


Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose, PNAS,www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1600299113 




댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...