SAINT

성균나노과학기술원(SAINT) 임용택 교수 연구팀은 자연 감염 후 체내에서 유도되는 다차원적 면역반응을 모방하여, 다양한 바이러스 감염에 대해 장기적이고 광범위한 보호효과를 나타내는 차세대 백신 플랫폼을 개발했다.

이번 연구를 통해 연구진은 감염병 회복자의 면역반응의 특징을 모방하여, 미시적인 부분에서는 톨-유사수용체 작용제 (TLR agonist) 의 동력학적 작용 시점을 조절하고, 거시적으로는 항원과 아주번트의 공급 패턴을 조절함으로서 자연 감염과 유사한 면역 반응을 일으킬 수 있는 동력학적 면역조절 백신(Kinetically Engineered Vaccine; KE-VAC) 개발에 성공하였다. 이 백신은 항원제시세포(APC)의 탈진 없이 장기간 활성화를 유도하며, 림프절 내 면역세포와의 상호작용 시간을 연장시켜 항체 생성 및 T세포 반응을 동시에 강화한다.

연구 성과는 세계적 학술지 Nature Communications (IF=14.7, 2025년 3월 25일 온라인 게재)에 발표되었다.

기존 인공 백신은 대부분 단일 항원 또는 알루미늄(Alum) 등의 보편적 면역보조제를 활용해 안정적인 항체 생성을 유도해왔지만, 자연 감염처럼 복합적인 면역 반응을 유도하지 못해 T세포 면역 반응이 제한되고 장기 보호 효과가 부족하다는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 극복하기 위해, 동력학적으로 활성화되는 TLR7/8 아고니스트(m-TLR7/8a)를 설계하고, 이를 나노리포좀에 탑재한 후, 알루미늄과 함께 제형화함으로써 항원 및 면역자극 신호가 림프절에 점진적으로 공급되도록 설계했다. 이러한 구조는 실제 감염체의 점진적 증식을 모사하여, 최대 6주 이상 림프절에서 지속적인 면역 반응을 유도했다.

KE-VAC 백신은 모델 항원(OVA)을 활용한 실험동물 평가에서 강력한 체 생성, T세포 반응 유도, 장기적인 면역 반응 등의 효과를 보였다. 뿐만 아니라, 한국바이러스 기초연구소 (최영기 소장) 및 충남대학교 수의대 (이종수 교수) 와의 공동연구를 통해 진행한 코로나19 항원(스파이크 단백질), 인플루엔자 항원(sM2HA2) 및 중증열성혈소판감소증후군(SFTS) 바이러스에 대한 면역 반응 및 생존 실험에서도 매우 우수한 효과를 보여 지속적이며 강력한 보호 효과를 입증하였다.

이번에 개발된 KE-VAC 플랫폼은 단일 백신 제형으로도 장기간에 걸쳐 항체 반응과 T세포 반응을 동시에 유도할 수 있으며, 바이러스 변이 또는 새로운 감염병 발생 시에도 빠르게 적용 가능한 범용 면역 플랫폼으로, 기존 백신이 도달하지 못했던 면역 반응의 깊이와 지속성을 KE-VAC은 효과적으로 구현이 가능하므로, 향후 신종 감염병이나 변종 바이러스에 대한 선제적 대응은 물론, 차세대 항암 백신 개발로도 확장할 수 있는 기반 기술이 될 것이라 기대된다.

저자: 이상남 (제 1 저자, 박사 후 연구원), 은련호 (공동 제 1 저자, 연구원), 박세현 (공저자, 박사과정), 허장훈 (공저자, 박사과정), 임용택 (교신저자, 성균관대 교수)

논문명: Kinetically activating nanovaccine mimicking multidimensional immunomodulation of natural infection for broad protection against heterologous viruses in animal models (Nature Communications; IF=14.7, March 25, 2025)