'리포솜'으로 HIV 만능항체 유도…40년 숙제 해결 '청신호'

미국 연구진이 리포솜을 이용한 새로운 백신 전략으로 비인간 영장류에서 HIV 바이러스에 대한 강력한 중화 항체를 유도하는 데 성공하며 40년간 이어진 HIV 백신 개발의 난제를 풀 중요한 단서를 찾았다.

5일(현지시간) 중국 바이오 전문매체 바이오온(bioon)에 따르면, 미국 스크립스 연구소의 리처드 와이어트 교수팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 국제학술지 '네이처(Nature)'에 지난 4월 29일 게재했다. 논문 제목은 '백신 접종은 HIV Env 정점에 대한 광범위 교차 중화 항체를 생성한다(Vaccination generates broadly cross-neutralizing antibodies to the HIV Env apex)'이다.

효과적인 HIV 예방 백신 개발은 현대 의학의 가장 큰 숙제 중 하나다. HIV 바이러스 표면의 외피 당단백질(Env) 삼량체는 항체가 공격할 수 있는 유일한 표적이지만, 두꺼운 '당 방패'로 덮여 있고 변이가 잦아 면역체계가 다양한 바이러스주를 무력화하는 '광범위 중화 항체(bNAb)'를 만들기 어렵다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 면역원 제시 방식을 고안했다. 연구팀은 자연 바이러스와 구조가 가장 유사한 Env 삼량체를 선별한 뒤, 이를 합성 리포솜 표면에 고밀도로 정렬시키는 '삼량체-리포솜' 배열을 만들었다. 이 구조는 여러 개의 삼량체를 동시에 제시해 특정 B세포를 강력하게 활성화하고, 리포솜이 삼량체의 불안정한 구조를 안정적으로 유지시켜 면역 반응을 극대화한다.

연구팀은 이 'Q23 삼량체-리포솜' 백신을 마카크 원숭이에게 접종하고 다른 종류의 삼량체로 추가 면역을 실시했다. 그 결과, 백신을 맞은 모든 동물의 혈청에서 다양한 HIV 임상 분리주를 효과적으로 중화하는 강력하고 광범위한 중화 활성이 확인됐다.

특히 연구팀은 면역 반응이 유도된 동물에게서 58종의 단일클론항체를 분리하는 데 성공했다. 초저온전자현미경(cryo-EM)으로 구조를 분석한 결과, 이 항체 중 다수가 인간에게서 발견된 가장 효과적인 광범위 중화 항체 중 하나인 'PG9'과 매우 유사한 방식으로 Env 삼량체 정점을 정확히 표적하는 것으로 나타났다. 자연 감염이 아닌 백신 접종을 통해 이러한 고품질 항체를 안정적으로 유도한 것은 이번이 처음이다.

이번 연구는 합리적인 면역원 설계를 통해 자연 감염 과정에서 나타나는 광범위 중화 항체 생성 경로를 백신으로 모방하고 최적화할 수 있음을 증명했다. 연구진은 "'삼량체-리포솜' 플랫폼 전략은 인체에 적용할 수 있는 HIV 백신 개발을 위한 명확하고 희망적인 경로를 제시한다"고 평가했다.