노벨위원회는 2023년 노벨 생리의학상을 다음에게 수여했습니다. 카탈린 카 리코 과 드류 와이즈먼 코로나19 팬데믹에 대한 시기적절한 백신 대응을 가능하게 한 mRNA 백신 기술 개발의 선구적인 업적에 감사드립니다. SARS-CoV-2 바이러스에 대한 백신은 전염병의 확산을 억제하고 비용을 절감하는 데 도움이 되는 것으로 평가됩니다. 14.4만명과 19.8만명의 생명 사용 첫해에만; mRNA 백신은 이러한 성과에 중요한 역할을 했습니다.

수십 년 동안 전 세계의 과학자들은 mRNA(메신저 RNA)를 의학으로 사용하기 위해 노력했습니다. 세포는 자연적으로 유전적 DNA를 기반으로 하는 mRNA를 단백질 생성 지침으로 사용합니다. 연구자들은 실험실에서 새로운 mRNA 서열(예: 바이러스 단백질을 코딩하는 서열)을 생성한 다음 해당 mRNA 분자를 세포에 도입하는 도구를 개발하는 것을 목표로 했습니다. 그런 다음 세포는 이러한 mRNA 서열을 바이러스 단백질로 번역하여 면역 체계에 바이러스에 대한 방어를 시작하도록 경고합니다. 실제로 mRNA 백신은 바이러스 공격자와 싸우기 위한 전략으로 세포를 바이러스 단백질 공장으로 전환합니다.

그러나 mRNA를 사용하여 면역 반응을 일으키려는 첫 번째 시도는 세포가 도입된 mRNA 분자를 침입자로 너무 쉽게 인식하고 파괴했기 때문에 실패했습니다.

2005년 펜실베니아 대학교에서 함께 일하던 중 Karikó와 Weissman은 발견 mRNA 분자의 뉴클레오티드 서열을 약간 조정하여 세포 면역 감시를 몰래 통과하고 대규모 염증 반응을 일으키는 것을 피할 수 있는 방법입니다. 그들은 계속해서 쇼에 출연했습니다. 2008 과 2010 변형된 mRNA 분자가 높은 수준의 단백질을 생산할 수 있다는 것입니다. 이러한 혁신으로 인해 mRNA 기술은 안전하고 효과적인 백신을 만드는 데 적용 가능해졌습니다.

불과 15년 만에 이 방법은 세계 무대에서 입증되었습니다. 전 세계적으로 코로나2021 대유행이 처음 발생한 지 불과 19년 만인 XNUMX년 초까지 여러 제약회사가 카리코와 와이스만의 mRNA 도구를 사용하여 바이러스에 대한 백신을 출시했습니다. 대유행은 백신에 대한 개념 증명 역할을 했으며, 그 성공은 세계를 대유행의 가장 치명적인 단계에서 벗어나는 데 도움이 되었습니다.

카리코와 와이스만의 발견은 "최근 코로나19 팬데믹 기간 동안 mRNA가 면역체계와 상호작용하는 방식에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꾸었고, 우리 사회에 큰 영향을 미쳤다"고 노벨 위원회 위원인 리카드 샌드버그(Rickard Sandberg)가 오늘 아침 발표에서 말했습니다. 기존 백신과 mRNA 백신 모두 "수백만 명의 생명을 구하고 심각한 코로나19를 예방했으며 전반적인 질병 부담을 줄이고 사회가 다시 개방될 수 있도록 했습니다."

mRNA 란 무엇입니까?

메신저 RNA는 세포가 단백질을 만들기 위한 지침으로 사용하는 유전암호의 단일 가닥입니다. mRNA 분자는 세포에 고유하며 일상적인 세포 기능의 핵심 부분입니다. mRNA 분자는 전사된 DNA 서열을 보호된 핵에서 세포질로 운반하는 전달자이며, 그곳에서 리보솜이라는 세포소기관에 의해 단백질로 번역될 수 있습니다. 리보솜은 가닥을 읽고 유전 문자 그룹을 아미노산 서열로 변환합니다. 그 결과 생성된 긴 아미노산 문자열은 적절한 단백질로 접힙니다.

mRNA Covid-19 백신은 어떻게 작동하나요?

과학자들은 세포가 본 적이 없는 바이러스를 인식하는 데 도움이 되는 단백질을 포함하여 새로운 단백질을 형성하기 위해 mRNA 코드를 작성하는 방법을 배웠습니다. 노벨상 수상자들이 개발한 mRNA 기술은 세포의 단백질 생성 기계를 빌려 세포가 나중에 특정 바이러스를 만날 경우 면역체계가 해당 바이러스를 인식할 수 있도록 준비시키는 바이러스 단백질을 생성하도록 유도합니다.

코로나19 백신은 지질 나노입자 캡슐 내부의 세포로 밀수입될 때 바이러스 외부 표면에서 발견되는 SARS-CoV-2 "스파이크" 단백질을 만드는 레시피를 전달합니다. 그런 다음 세포는 해당 지침을 사용하여 마치 실제 바이러스에 감염된 것처럼 스파이크 단백질을 생성합니다. 이는 면역 연습 라운드와 같습니다. mRNA는 실제 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 인식하도록 면역 체계를 준비시켜 사람이 나중에 바이러스에 노출되면 면역 체계가 신속하게 어떻게 바이러스에 노출되는지 "기억"합니다. 맞서 싸우겠다는 반응.

백신의 성공을 이끈 돌파구는 무엇이었나요?

2000년대 초반 mRNA 기술의 주요 장애물은 세포에서 주요 염증 반응을 유발한다는 것이었습니다. 세포는 도입된 mRNA를 이물질로 인식하고 이를 제거하려고 시도하여 세포 방어 시스템을 과도하게 가동했습니다. 세포가 종종 자신의 고유한 mRNA를 수정한다는 사실을 깨달은 후, Karikó와 Weissman은 그들이 도입하는 mRNA의 유전 코드도 약간 수정하면 어떤 일이 일어날지 알아보기로 결정했습니다.

2005년에 발표된 획기적인 발견에서 그들은 염증 반응이 거의 사라졌다고 보고했습니다. 그 후 몇 년 동안 그들은 그러한 변형이 mRNA 서열을 기반으로 세포가 만들 수 있는 단백질의 수를 크게 증가시킬 수 있음을 보여주었습니다.

대유행 이전에 mRNA 백신이 질병 퇴치를 위해 사용되었습니까?

많은 기업과 연구자들은 대유행 이전에 SARS-CoV-2와 유사한 Zika 및 MERS-CoV와 같은 바이러스와 싸우기 위해 mRNA 백신의 가능성을 테스트해 왔습니다. 그러나 코로나2020 대유행이 발생한 19년 현재 공공 사용이 승인된 백신은 하나도 없었다. 대유행 기간 동안 mRNA 백신의 성공적인 배포는 이 기술의 개념을 입증했으며 다른 질병을 예방하거나 치료하는 데 이 기술의 사용을 장려하는 발판이 되었습니다.

기존 백신에 비해 mRNA 백신의 이점은 무엇입니까?

mRNA 백신의 장점은 쉽고 빠르게 개발할 수 있다는 것입니다. 과학자들이 실제 바이러스의 약화되거나 변성된 버전인 전통적인 백신을 만들고 테스트하는 데는 일반적으로 더 많은 시간(수년)이 걸립니다. 그리고 전통적인 백신이 개발된 후에도 과학자들은 수백만 또는 수십억 명의 사람들을 면역시키는 데 필요한 대량 규모의 약을 생산하기 전에 두 번째 장애물, 즉 실험실에서 대량의 바이러스나 단백질을 배양하는 방법을 배우는 과정을 거쳐야 합니다.

2020년에 연구자들이 SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 구조와 유전 코드를 발표하자마자 연구자들은 작업에 착수했습니다. 몇 달 안에 거대 제약회사인 화이자(Pfizer)와 모더나(Moderna)는 mRNA 기술을 사용하여 바이러스에 대항하는 백신을 개발했습니다. 그들은 mRNA 백신을 신속하게 대량 생산하고, 백신이 안전하고 효과적임을 입증하기 위한 임상 시험을 주도한 후, 2021년 봄까지 대중에게 첫 번째 백신을 투여할 수 있었습니다. 이는 mRNA 도구를 사용하여 다양한 백신을 생성할 수 있기 때문에 가능했습니다. 대량으로 바이러스를 성장시키기 위한 새로운 방법을 개발할 필요 없이 단백질을 생산할 수 있습니다.

이제 mRNA 백신은 어떻게 사용되나요?

샌드버그가 노벨상 발표 연설에서 언급했듯이, “코비드-19에 대한 성공적인 mRNA 백신은 mRNA 기반 기술에 대한 관심에 엄청난 영향을 미쳤습니다.” mRNA 기술은 현재 치료용 단백질 전달 시스템과 암 치료법은 물론 기타 감염성 질환에 대한 백신을 개발하는 데 사용되고 있습니다.