화학공학/고분자공학부 김재윤 교수, 다발성 경화증 치료백신 개발

- 항원 특이적 면역 관용 유도

- 다양한 자가면역질환 치료백신 적용 가능성

▲ (왼쪽) 김재윤 교수 / (오른쪽) NGUYEN Thanh Loc 박사

화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀(제1저자 NGUYEN Thanh Loc 박사)이 자가면역질환인 다발성 경화증 치료백신을 개발하였다.

다발성 경화증은 뇌, 척수, 시신경으로 구성된 중추신경계에 발생하는 만성 염증 질환으로, 인체의 면역시스템이 자신의 신경계를 공격하여 신경신호 전달에 문제가 생겨 발생하는 자가면역질환이다. 주로 20~40세의 젊은 연령층과 여성에게서 많이 발생한다.

신경통증과 마비감이 대표적 증상이며, 악화될 경우 시신경염, 얼굴 감각장애, 운동장애, 사지마비 등으로 이어지게 된다. 다발성 경화증은 증상이 호전되는 듯하다가 다시 재발하는 것이 특징으로 대다수의 환자들은 질병의 악화와 완화가 반복된다.

현재까지는 다발성 경화증을 완치하는 치료법은 없으며, 주로 스테로이드제나 질병완화제제 등으로 병의 진행이나 악화를 늦추고 증상을 조절하는 수준이다.

연구팀은 생분해성 다공성 실리카 입자에 신경수초 자가항원을 탑재한 치료백신을 다발성 경화증 동물에 접종하여, 자가반응 면역세포를 억제하는 조절 T세포를 유도하였다.

▲ 뒷다리가 마비된 다발성 경화증 동물의 백신 접종 후 치료 결과

그 결과 두 뒷다리가 마비된 다발성 경화증 동물이 백신접종 후 뒷다리를 모두 사용하여 걸을 수 있는 치료 효과를 보였다. 또한 중추신경계에 침입한 자가반응 면역세포의 수가 현저히 감소함을 확인하였다.

다발성 경화증 동물에 자가항원과 무관한 항원을 탑재한 백신을 접종하거나, 치료백신과 더불어 조절 T세포 기능을 중화하는 중화항체를 함께 주입하였을 경우, 백신의 치료 효과가 나타나지 않았다. 이는 백신의 치료 효과가 항원 특이적 조절 T세포가 생성됨에 의해 나타난다는 것을 의미한다.

▲ 자가면역질환인 다발성 경화증 치료백신의 치료 메커니즘

나아가 연구팀은 세포 내 높은 활성산소종이 자가반응 면역세포의 활성화 과정에 관여되어 있다는 점에 착안하여, 활성산소종을 제거하는 나노입자를 추가로 탑재한 치료백신을 개발하였다. 이 치료백신은 면역관용을 더 효과적으로 유도하여 다발성 경화증이 가장 악화된 시점에서도 백신에 의한 치료 효과가 향상됨을 확인할 수 있었다.

연구를 이끈 김재윤 교수는 “개발된 치료백신 나노입자 플랫폼에 다른 자가항원을 탑재하여 다양한 자가면역질환 치료에 확대 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이번 연구 결과는 국제저명학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 12월 2일 온라인판에 게재되었다.

본 연구는 한국연구재단의 중견연구사업, 바이오의료기술개발사업, 창의도전연구지원사업의 지원으로 수행되었다.

※ 논문제목: Immunosuppressive Biomaterial-based Therapeutic Vaccine to Treat Multiple Sclerosis via Re-establishing Immune Tolerance

※ 저널: Nature Communications

※ 링크: https://doi.org/10.1038/s41467-022-35263-9