mRNA COVID 백신 개발자들, 2023 노벨 생리의학상 수상
#기사1. Scientists behind mRNA COVID Vaccines Win 2023 Nobel Prize in Physiology or Medicine
#기사2. mRNA COVID vaccines saved lives and won a Nobel — what's next for the technology?
#참고1. An mRNA Pioneer Discusses How Her Work Led to the COVID Vaccines
#참고2. Messenger RNA Therapies Are Finally Fulfilling Their Promise
#참고3. the 2023 Nobel Prize in Physiology or Medicine
#참고5. Modified uridines are the key to a successful message
2023년 올해의 노벨 생리의학상은 팬데믹의 잠재우고 수백만 명을 구한 혁신적인 의료 기술인 COVID에 대한 mRNA 백신 개발자들에게 수여됩니다. Katalin Karikó와 Drew Weissman은 백신 개발과 메신저 RNA(mRNA)가 신체의 면역 체계와 상호 작용하는 방식에 대한 그들의 연구 성과를 인정받아 공동으로 노벨상을 수상하게 되었습니다.
Karikó와 Weissman은 1990년대 펜실베니아 대학교에서 함께 일하면서 체외 합성 mRNA 기술을 연구하기 시작했습니다. 2005년, 두 사람은 어떻게 변형시킨 mRNA를 체내에 성공적으로 전달할 수 있었는지와 향후 바이러스 감염에 대비하여 면역 체계를 훈련시키는 것처럼 어떤 방식으로 면역 반응을 촉발시킬 수 있었는지에 대한 논문을 발표했습니다. 수년에 걸쳐 mRNA 백신에 대한 연구는 유해한 사이토카인 생성과 관련된 신체의 염증 반응과 같은 기술이 직면한 몇 가지 주요한 문제를 해결했습니다. 팬데믹 기간 동안 이 mRNA 기술은 COVID를 유발하는 바이러스인 SARS-CoV-2에 대응하는 매우 효과적인 백신 생산을 이끌어냈고, 특히 대규모 생산에 적용할 수 있었습니다.
2023년 노벨 생리의학위원회 위원인 Gunilla Karlsson Hedestam은, "선정에서 중요했던 것은 백신이 이렇게까지 빨리 개발될 수 있었다는 것입니다."라고 발표했습니다.
많은 백신이 약화시키거나 비활성화된 바이러스 자체로 만들어졌지만, 최근 수십 년 동안 많은 연구자가 바이러스 유전 물질인 DNA 또는 RNA와 같은 더 작은 바이러스를 조사해 왔습니다. Karikó와 Weissman이 체외 mRNA를 인간 세포에 주입했을 때, 그들은 보호 항체를 증가시키는 강력한 면역 반응을 일으킨다는 것을 발견했습니다. 그러나 인간 혈액 및 세포 내 효소뿐만 아니라 면역 반응으로 인한 염증은 mRNA를 분해합니다. 이러한 과학적 장애물과 이 기술에 대한 회의론, 자금 조달의 어려움에도 불구하고 Karikó와 Weissman은 계속해서 해결책을 모색했습니다.
연구팀은 mRNA에 염증이 덜 일어나도록 변형시키는 방법을 발견했는데, 이는 빌딩 블록 분자 중 하나인 우리딘을 슈도 우리딘 (pseudouridine)이라는 유사한 분자로 대체하는 것입니다. 그들은 또한 지질 나노 입자를 사용하여 mRNA를 보호하고 단백질 생산을 위해 세포에 들어가는 것을 돕는 보다 효율적인 전달 시스템을 개발했습니다. COVID-19 팬데믹 기간동안 이 연구의 성과가 얼마나 중요한 것이었는지 보여주었습니다.
□글로벌 공중 보건 비상사태에 대응
SARS-CoV-2가 전 세계적으로 확산되기 시작했을 때 Weissman과 Karikó의 mRNA 연구는 빠르게 COVID 백신의 후보지이자 기초가 되었습니다. mRNA 백신 접근법에는 몇 가지 장점이 있다고 Weissman은 설명합니다. 장점 중 하나는 실제 병원체 조각이나 완전한 바이러스가 아닌 본래의 병원체의 서열순서만 알면 된다는 것입니다. 따라서 “COVID 염기서열이 공개된 후 첫 번째 환자가 백신을 접종하기까지 두 달이 걸렸을 뿐입니다.”
mRNA COVID 백신은 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질(건강한 세포에 결합할 수 있도록 하는 바이러스의 표면 단백질)을 위한 유전 물질을 주입하여 작동합니다. 백신의 변형된 mRNA는 세포에 흡수되어 이를 해독(decode)하고 스파이크 단백질을 생성하여 향후 감염 시 면역 체계가 실제 바이러스를 더 잘 식별하고 중화할 수 있도록 합니다.
"우리는 100여 년 만에 최악의 팬데믹에서 벗어나고 있으며, 이 백신은 확실히 많은 생명을 구했고 질병률을 낮추는데 기여했습니다." 말라리아에 대한 mRNA 백신을 연구하고 있는 Neuzil은, "이 기술과 mRNA 백신에 대한 대응은 해당 플랫폼의 적응성과 유연성 때문에 특히 저소득과 중위 소득 국가에서 더욱 혁신적일 수 있다고 생각합니다."
□미래 치료법
Weissman은 미래 백신의 경우 응용 분야가 상당히 광범위할 수 있다고 말합니다. 벨기에 겐트 대학교 유전자 치료 연구소의 수석 연구원인 Niek Sanders는 mRNA 기술이 COVID 전염병을 해결하는데 도움이 되었듯이, 엄청난 수의 사람들이 이 기술의 혜택을 받게 될 것이라고 말합니다.
⚫암 백신
암 연구자들은 종양과 싸우기 위해 면역 체계를 훈련시키는데 사용할 수 있는 백신을 오랫동안 찾고 있었지만 유망한 후보들이 임상 시험에서 실패하는 것을 보았습니다. 암은 악성 세포가 빠르게 돌연변이를 일으켜 치료제의 힘을 약화시키기 때문에 풀기 힘든 과제였습니다.
mRNA를 통해 연구자들은 종양 세포에 있는 수십 개의 항원을 동시에 표적으로 하는 암 백신을 개발할 수 있습니다. 한 번에 여러 표적을 공격하면 암세포가 백신에 의해 유도된 면역 반응을 회피하는 방법을 진화시키는 것이 더 어려워질 수 있습니다. 새로운 종류의 맞춤형 암 백신에 대한 임상 시험이 진행 중입니다.
⚫게놈 편집: 전달 개선
연구자들이 치료제로 mRNA를 사용하기 시작했을 때, 분자가 빠르게 분해될 수 있다는 사실 때문에 어려움을 겪었습니다. 그러나 어떤 경우에는 mRNA가 빠르게 분해되는 특성이 장점되었습니다. mRNA는 효소를 세포로 만들기 위한 운반 방법을 제시하고, 제 역할을 다한 후 사라지도록 합니다.
뉴욕시 아이칸 의과대학에서 심장 재생을 위한 mRNA 치료제를 연구하는 Lior Zangi는 연구자들이 mRNA를 신체에 원하는 위치를 표적하는 개선된 방법을 개발함에 따라 잠재적인 게놈 편집 응용 프로그램이 확장될 것이라고 말했습니다.