백신을 더 강력하게 만드는 일반적인 전략은 면역 체계를 자극하여 더 강력한 반응을 일으키는 화합물인 면역증강제와 함께 백신을 전달하는 것입니다.

MIT, La Jolla Institute for Immunology 및 기타 기관의 연구원들은 현재 사용 중인 다른 것보다 더 강력한 새로운 나노입자 보조제를 설계했습니다. 쥐를 대상으로 한 연구에 따르면 HIV, 디프테리아, 인플루엔자 백신 접종 후 항체 생산이 크게 개선되었습니다.

MIT 생물 공학 및 재료 과학 및 공학 부서에 임명된 Underwood-Prescott 교수인 Darrell Irvine은 "우리는 이 특정 제형을 살펴보기 시작했고 그것이 우리가 시도한 거의 모든 것보다 훨씬 더 강력하다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. MIT Koch 통합 암 연구 연구소의 부소장; MGH, MIT 및 Harvard의 Ragon Institute 회원입니다.

연구원들은 이제 성능을 개선하기 위해 현재 임상 시험에서 테스트 중인 HIV 백신에 면역증강제를 통합하기를 희망하고 있습니다.

Irvine과 La Jolla Institute for Immunology의 전염병 및 백신 연구 센터 교수인 Shane Crotty는 이 연구의 수석 저자이며, 오늘 호에 게재되었습니다. 과학 면역학. 이 논문의 주 저자는 전 MIT 박사후 연구원인 Murillo Silva와 La Jolla Institute의 직원 과학자인 Yu Kato입니다.

더 강력한 백신

백신 효과를 높이기 위해 면역증강제를 사용한다는 아이디어는 수십 년 동안 존재해 왔지만 FDA 승인을 받은 백신 보조제는 소수에 불과합니다. 하나는 염증을 유발하는 알루미늄염인 수산화알루미늄이고, 다른 하나는 독감 백신에 사용되는 오일과 물 에멀젼입니다. 몇 년 전 FDA는 칠레 비누나무 껍질에서 추출한 화합물인 사포닌에 기초한 보조제를 승인했습니다.

리포솜으로 제형화된 사포닌은 현재 대상포진 백신의 보조제로 사용되고 있으며, 사포닌은 현재 임상시험 중인 코로나19 백신에서 ISCOM(immunostimulatory complex)이라는 새장형 나노입자에도 사용되고 있다.

연구원들은 사포닌이 염증성 면역 반응을 촉진하고 항체 생산을 자극한다는 것을 보여주었지만 어떻게 그렇게 하는지는 불분명합니다. 새로운 연구에서 MIT와 La Jolla 팀은 보조제가 그 효과를 발휘하는 방법을 파악하고 더 강력하게 만들 수 있는지 확인하기를 원했습니다.

그들은 ISCOM 보조제와 유사하지만 MPLA라는 분자를 포함하는 새로운 유형의 보조제를 설계했는데, 이는 톨 유사 수용체 작용제입니다. 이 분자가 면역 세포의 톨 유사 수용체에 결합하면 염증을 촉진합니다. 연구원들은 그들의 새로운 보조제 SMNP(사포닌/MPLA 나노입자)라고 부릅니다.

Irvine은 "사포닌과 toll-like receptor agonists가 별도로 연구되고 매우 효과적인 것으로 밝혀진 보조제이기 때문에 이것이 흥미로울 것이라고 예상했습니다."라고 말했습니다.

연구원들은 몇 가지 다른 항원 또는 바이러스 단백질의 단편과 함께 마우스에 항원보강제를 주입하여 테스트했습니다. 여기에는 XNUMX개의 HIV 항원과 디프테리아 및 인플루엔자 항원이 포함되었습니다. 그들은 보조제를 승인된 여러 보조제와 비교했으며 새로운 사포닌 기반 나노입자가 다른 것보다 더 강한 항체 반응을 유도한다는 것을 발견했습니다.

그들이 사용한 HIV 항원 중 하나는 HIV 바이러스 표면에 존재하는 gp120 항원의 많은 사본을 나타내는 HIV 외피 단백질 나노입자입니다. 이 항원은 최근 임상 1상 초기 테스트를 완료했다. Irvine과 Crotty는 해당 실험을 실행한 Scripps Research Institute의 HIV/AIDS 백신 개발을 위한 컨소시엄의 일원입니다. 연구원들은 이제 내년에 시작되는 또 다른 임상 시험에서 HIV 외피 삼량체와 함께 테스트할 수 있도록 새로운 보조제를 대규모로 제조하는 방법을 개발하기를 희망하고 있습니다. 봉투 삼량체와 기존의 백신 보조제인 수산화알루미늄을 결합한 임상 시험도 진행 중입니다.

Irvine은 "수산화알루미늄은 안전하지만 특별히 강력하지는 않으므로 (새로운 보조제)가 사람들의 중화 항체 반응을 이끌어내는 흥미로운 대안이 되기를 바랍니다"라고 말했습니다.

빠른 흐름

백신이 팔에 주입되면 림프관을 통해 림프절로 이동하여 B 세포를 만나 활성화합니다. 연구팀은 새로운 보조제가 림프절로의 림프 흐름을 가속화하여 항원이 분해되기 시작하기 전에 항원이 림프절에 도달하도록 돕는다는 것을 발견했습니다. 이전에는 백신 반응에 관여하는 것으로 알려지지 않은 비만 세포라고 불리는 면역 세포를 자극함으로써 부분적으로 이를 수행합니다.

“임파선에 빨리 도달하는 것은 항원을 주입하면 천천히 분해되기 시작하기 때문에 유용합니다. B 세포가 항원을 더 빨리 볼 수 있을수록 항원이 완전히 손상될 가능성이 높아져 B 세포가 천연 바이러스에 존재하는 구조를 표적으로 삼게 됩니다.”라고 Irvine은 말합니다.

또한 백신이 림프절에 도달하면 면역보강제는 장벽 역할을 하는 대식세포라고 하는 세포층을 빠르게 사멸시켜 항원이 림프절로 더 쉽게 들어갈 수 있도록 합니다.

면역증강제가 면역 반응을 높이는 데 도움이 되는 또 다른 방법은 더 강한 반응을 유도하는 염증성 사이토카인을 활성화하는 것입니다. 연구원들이 보조제에 포함시킨 TLR 작용제는 그 사이토카인 반응을 증폭시키는 것으로 믿어지고 있지만 이에 대한 정확한 기전은 아직 알려져 있지 않습니다.

이러한 종류의 보조제는 바이러스 단백질 또는 기타 분자의 단편으로 구성된 다른 종류의 소단위 백신에도 유용할 수 있습니다. HIV 백신에 대한 작업 외에도 연구진은 코흐 연구소의 J. 크리스토퍼 러브(J. Christopher Love) 연구실과 함께 잠재적인 코비드-19 백신도 연구하고 있습니다. 새로운 보조제는 또한 T 세포 활동을 자극하는 데 도움이 되는 것으로 보이며, 이는 종양을 공격하기 위해 신체의 T 세포를 자극하는 것을 목표로 하는 암 백신의 구성 요소로 유용할 수 있습니다.

이 연구는 국립 알레르기 및 전염병 연구소, 코흐 연구소의 암 나노 의학을 위한 대리석 센터, MIT의 군인 나노 기술 연구소를 통한 미 육군 연구 사무소, 국립 암 연구소의 코흐 연구소 지원(핵심) 보조금의 자금 지원을 받았습니다. , 국제 에이즈 백신 이니셔티브 및 Ragon Institute.