암 백신의 설계 및 제조 방식 변화

과학자들은 화학과 나노기술을 사용하여 나노 규모 백신 안팎에서 면역보조제와 항원의 구조적 위치를 변경하여 백신 성능을 크게 향상시켰습니다. 항원은 면역체계를 표적으로 삼고, 보조제는 항원의 효과를 높이는 자극제이다.

이번 연구는 1월 30일에 발표될 예정이다. 자연의생명공학과.

IIN 이사인 채드 A. 미르킨(Chad A. Mirkin) 수석 연구원은 '이 연구는 구성 요소뿐만 아니라 백신 구조가 백신 효능을 결정하는 데 중요한 요소라는 것을 보여줍니다'라고 말했습니다. '단일 아키텍처 내에서 항원과 보조제를 배치하는 위치와 방법은 면역 체계가 이를 인식하고 처리하는 방식을 크게 변화시킵니다.

Mirkin은 또한 Weinberg College of Arts and Sciences의 George B. Rathmann 화학 교수이자 Northwestern University Feinberg School of Medicine의 의학 교수이기도 합니다.

구조에 대한 새로운 강조는 역사적으로 잘 작동하지 않았던 기존 암 백신의 효과를 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 Mirkin은 말했습니다.

미르킨 박사팀은 삼중음성유방암, 유두종바이러스 유발 자궁경부암, 흑색종, 대장암, 전립선암 등 현재까지 7가지 암 유형에 대한 백신 구조의 효과를 연구해 각각의 치료에 가장 효과적인 구조를 결정했다. 질병.

기존 백신은 블렌더 방식을 사용합니다.

대부분의 기존 백신은 항원과 면역보조제를 혼합해 환자에게 주사한다. 백신 구조에 대한 통제가 없으며, 결과적으로 백신 성분의 밀매 및 가공에 대한 통제도 제한적입니다. 따라서 백신의 효과를 통제할 수 없습니다.

기존 백신의 문제점은 혼합된 혼합된 모시에서 면역 세포가 50개의 항원과 1개의 보조제 또는 하나의 항원과 50개의 보조제를 선택할 수 있다는 것입니다.'라고 연구 저자이자 전 노스웨스턴 박사후 연구원인 Michelle Teplensky는 말했습니다. 보스턴대학교 조교수. '그러나 백신의 효과를 극대화할 수 있는 각각의 최적 비율이 있어야 합니다.\

Mirkin이 발명하고 개발한 이 새로운 종류의 모듈식 백신에 사용되는 구조적 플랫폼인 SNA(구형 핵산)를 입력하세요. SNA를 통해 과학자들은 얼마나 많은 항원과 보조제가 세포에 전달되는지 정확히 파악할 수 있습니다. 또한 SNA를 통해 과학자들은 이러한 백신 성분이 제시되는 방식과 처리 속도를 맞춤화할 수 있습니다. 백신 효과에 큰 영향을 미치는 이러한 구조적 고려 사항은 기존 접근 방식에서는 대부분 무시됩니다.

'합리적인 백신학'을 통해 개발된 백신은 정확한 투여량으로 최대 효과를 제공합니다.

모듈형 백신 아키텍처 내에서 항원 및 면역보조제 위치를 체계적으로 제어하기 위한 이러한 접근 방식은 이를 설명하기 위해 합리적인 백신학이라는 용어를 만든 Mirkin에 의해 만들어졌습니다. 이는 백신 성분의 구조적 표현이 효능을 유도하는 데 있어 성분 자체만큼 중요하다는 개념에 기초합니다.

'합리적인 백신학을 통해 개발된 백신은 모든 면역 세포에 정확한 용량의 항원과 보조제를 전달하므로 모두 동등하게 암세포를 공격할 준비가 되어 있습니다.'라고 Robert H. Lurie 종합 암 센터의 회원이기도 한 Mirkin은 말했습니다. 노스웨스턴대학교 출신. '면역 세포가 군인이라면 전통적인 백신은 일부를 비무장 상태로 만듭니다. 우리의 백신은 암을 죽일 수 있는 강력한 무기로 이들 모두를 무장시킵니다. 어떤 면역 세포 '군인'이 암세포를 공격하고 싶습니까?' Mirkin이 물었습니다. 수사적으로.

(더 나은) 더 나은 백신 만들기

연구팀은 면역 체계가 종양 세포를 찾는 데 도움이 되는 여러 표적을 포함하도록 백신의 구조를 재구성함으로써 암 항원 특이적 T 세포의 수를 두 배로 늘리고 이들 세포의 활성화를 30% 증가시키는 암 백신을 개발했습니다.

연구팀은 SNA 구조의 핵심 또는 주변 위치에 따라 면역체계가 두 항원을 얼마나 잘 인식하는지 차이를 조사했습니다. 최적의 배치를 갖춘 SNA의 경우 면역 반응을 증가시킬 수 있으며 나노백신이 얼마나 빨리 사이토카인(면역 세포 단백질) 생성을 유발하여 암세포를 공격하는 T 세포를 증가시킬 수 있습니다. 과학자들은 또한 다양한 배치가 침입자를 기억하는 면역 체계의 능력에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 기억이 장기간 지속되는지 여부를 연구했습니다.

'단일 구조 내에서 항원과 보조제를 배치하는 위치와 방법은 면역 체계가 이를 인식하고 처리하는 방식을 크게 변화시킵니다'라고 Mirkin은 말했습니다.

가장 강력한 구조는 교활하고 돌연변이를 일으키는 종양을 압도하기 위해 두 번의 펀치를 날립니다.

연구 데이터는 보조제 껍질을 포함하는 SNA에 두 개의 서로 다른 항원을 부착하는 것이 암 백신 구조에 대한 가장 강력한 접근 방식임을 보여줍니다. 이는 동일한 2개의 항원이 2개의 별도 SNA에 부착된 구조에 비해 항원 특이적 T세포 활성화가 30% 증가하고 증식하는 T세포의 수가 2배 증가한 것으로 나타났다.

이러한 가공된 SNA 나노구조는 여러 동물 모델에서 종양 성장을 지연시켰습니다.

놀라운 일입니다.'라고 Mirkin이 말했습니다. '구성적 관점에서 거의 동일한 두 백신의 항원 배치를 변경하면 종양에 대한 치료 이점이 극적으로 달라집니다. 한 백신은 강력하고 유용하지만 다른 백신은 훨씬 덜 효과적입니다.\

현재의 많은 암 백신은 주로 암세포에 대한 유일한 방어 수단인 세포독성 T 세포를 활성화하도록 설계되었습니다. 종양 세포는 항상 돌연변이를 일으키기 때문에 이러한 면역 세포 감시에서 쉽게 벗어날 수 있으며 신속하게 백신의 효과가 없게 됩니다. T세포가 돌연변이 암세포를 인식할 수 있는 더 많은 방법, 즉 다중 항원을 갖고 있다면 돌연변이 암세포를 인식할 확률은 더 높아집니다.

Teplensky는 '한 가지 유형 이상의 T 세포가 활성화되어야 종양 세포를 더 쉽게 공격할 수 있습니다'라고 말했습니다. '면역체계가 종양을 공격해야 하는 세포 유형이 많을수록 좋습니다. 강화되고 오래 지속되는 종양 완화를 유도하려면 여러 면역 세포 유형을 표적으로 하는 여러 항원으로 구성된 백신이 필요합니다.'

합리적인 백신학 접근법의 또 다른 장점은 특히 SNA와 같은 나노구조와 함께 사용될 때 다른 유형의 질병에 맞춰 백신의 구조를 쉽게 변경할 수 있다는 것입니다. Mirkin은 팔찌에 새로운 매력을 추가하는 것과 다르지 않게 구조에 '클립'으로 고정되는 화학적 손잡이가 있는 암 단백질 조각인 펩타이드를 간단히 교체했다고 말했습니다.

모든 암 유형에 대한 가장 효과적인 백신을 향한 길

이 연구의 집단적 중요성은 거의 모든 유형의 암에 대한 가장 효과적인 형태의 백신을 개발하기 위한 토대를 마련한다는 것입니다'라고 Teplensky는 말했습니다. '감염병 백신을 포함해 전반적으로 백신을 개발하는 방법을 재정의하는 것입니다.\

이전에 발표된 논문에서 Mirkin, Teplensky 및 동료들은 치명적인 바이러스 감염에 대해 100% 동물에서 보호 면역을 나타내는 백신을 만들어 코로나19에 대한 백신 구조의 중요성을 입증했습니다.

백신의 항원 위치에 작은 변화가 있으면 세포 간 통신, 누화 및 세포 시너지 효과가 크게 향상됩니다.'라고 Mirkin은 말했습니다. '이 연구에서 이루어진 발전은 암 및 기타 질병에 대한 백신 설계를 전체적으로 재고할 수 있는 길을 제공합니다.\

노스웨스턴 박사 Michael Evangelopoulos 후보는 또한 '다중 항원 구형 핵산 암 백신'이라는 제목의 논문의 저자이기도 합니다.

나노기술 노력을 통합하고 육성하기 위한 상위 조직으로 2000년에 설립된 IIN은 나노기술 연구, 교육 프로그램 및 지원 인프라 분야에서 10억 달러 이상을 대표하고 통합합니다.

이 연구는 노스웨스턴 메모리얼 병원의 노스웨스턴 대학교 로버트 H. 루리 종합 암 센터의 폴스키 비뇨기과 암 연구소, Edward Bachrach 및 국립 보건원의 국립 암 연구소(R01CA208783, R01CA257926 및 P50CA221747)가 지원한 작업을 기반으로 합니다. ). Teplensky는 또한 Northwestern University의 Cancer Nanotechnology Training Program Award(T32CA186897)로부터 지원을 받았습니다. Evangelopoulos는 John N. Nicholson Fellowship 박사와 Alexander S. Onassis 공익 재단의 부분적인 지원을 받았습니다.