mRNA 백신이란?
mRNA 백신은 체외에서 관련 변형 후 단백질 항원을 발현 및 생산하기 위해 RNA를 신체의 세포로 전달하여 신체가 항원에 대한 면역 반응을 일으키도록 유도하여 신체의 면역 능력을 확장시킵니다.[1,3].
그림 1: mRNA 백신의 직접 주입 효과에 대한 개략도[2]
mRNA 백신의 분류
mRNA 백신은 두 가지 유형으로 나뉩니다.비복제mRNA와자체 증폭mRNA: 자가 증폭 mRNA는 표적 항원을 암호화할 뿐만 아니라 세포 내 RNA 증폭 및 단백질 발현 메커니즘을 가능하게 하는 복제를 암호화합니다.비복제 mRNA 백신은 표적 항원만 암호화하고 5' 및 3' 비번역 영역(UTR)을 포함합니다.그들은 적응력과 선천적 면역의 종합적인 자극, 즉 in situ 항원 발현 및 위험 신호 전달을 제공하며 다음과 같은 응용 분야를 가지고 있습니다.[2,3]
●적응력과 선천성 면역의 종합적인 자극, 즉 in situ 항원 발현 및 위험 신호 전달을 제공할 수 있습니다.
●체액성 및 세포성 이펙터와 면역 기억을 포함한 "균형 잡힌" 면역 반응을 유도할 수 있습니다.
●백신 제제의 복잡성을 증가시키지 않고 서로 다른 항원을 결합할 수 있습니다.
●반복접종으로 지속적인 면역능력 향상이 가능하며, 보균자에 대한 면역반응이 없거나 거의 없다.
●열에 안정적인 mRNA 백신은 백신의 운송 및 보관을 단순화할 수 있습니다.
그림 2: mRNA 백신의 개략도와 항원 발현 메커니즘[4]
mRNA 백신의 특징
전통적인 백신과 비교하여 mRNA 백신은 생산 공정이 간단하고 개발 속도가 빠르며 세포 배양이 필요하지 않으며 비용이 저렴합니다.DNA 백신과 비교하여 mRNA 백신은 핵에 들어갈 필요가 없으며 숙주 게놈에 통합될 위험이 없습니다.반감기는 수정을 통해 조정할 수 있습니다.
표 1: mRNA 백신의 장단점
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| 이점 | 결점 |
| mRNA 백신 | 신속한 연구개발, 백신 생산 40일 소요 | 불필요한 면역 반응 유발
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| 분해하기 쉬운 생리적 조건 하에서 mRNA 불안정성 | 가능한 치료 돌연변이를 피하기 위해 게놈에 통합되지 않음
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| 핵 국소화 신호, 전사 필요 없음 | 안전원자력 실효성 검증해야
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그림 3: mRNA 백신 생산 및 준비 흐름도[4]
Foregene 바이러스 RNA 분리 키트
RT-qPCR Easy(원스텝)
mRNA 백신 제조를 위한 개선된 전략
mRNA 자체의 낮은 안정성, 조직 내 뉴클레아제에 의한 쉬운 분해, 낮은 세포 진입 효율 및 낮은 번역 효율로 인해 이러한 결함은 mRNA 백신의 적용을 제한합니다.번역 효율성 또한 매우 중요한 역할을 합니다.전달체는 바이러스 벡터와 비바이러스 벡터(리포좀, 비리포좀, 바이러스, 나노입자 등 포함)로 나눌 수 있다.따라서 관련 개선 조치가 필요합니다.다음은 mRNA 준비를 위한 약리학적 개선 전략입니다.[2]
1 캡 유사체를 합성하거나 캡핑 효소를 사용하여 mRNA를 안정화하고 진핵 번역 개시 인자 4E(EIF4E)에 결합하여 단백질 번역을 증가시킵니다.
2 mRNA를 안정화하고 단백질 번역을 증가시키기 위해 5'-untranslated region(UTR)과 3'-UTR의 요소를 조정합니다.
3 Poly(A) 꼬리를 추가하면 mRNA를 안정화하고 단백질 번역을 증가시킬 수 있습니다.
4 선천적 면역 활성화를 줄이고 번역을 증가시키는 변형된 뉴클레오사이드
5 RNase III 및 고속 단백질 액체 크로마토그래피(FPLC) 정제로 치료하면 면역 활성화가 감소하고 번역이 증가할 수 있습니다.
6 서열 또는 코돈을 최적화하여 번역 증가
7 번역 개시 인자의 공동 전달 및 번역 및 면역원성을 변화시키는 기타 방법
그림 4: 체외 전사(IVT) mRNA 생산 및 조립 과정[5]
플라스미드 DNA의 대규모 준비
플라스미드 DNA 정제는 주로 RNA, open-circle DNA 내독소, 숙주 단백질 및 숙주 핵산과 같은 오염 물질을 제거하고 일반적으로 재조합 플라스미드를 대장균으로 변환합니다.대장균은 고밀도 발효 후 고액분리 후 대장균을 채취한다.그런 다음 대장균은 알칼리 용해, 원심 분리 고액 분리 및 용해 후 미세 여과 정화, 정화 후 한외 여과 및 농축, 그리고 크로마토그래피 정제를 거칩니다.
플라스미드 DNA의 정제:
Foregene 일반 플라스미드 미니 키트
【1】苗鹤凡, 郭勇, 江新香.mRNA疫苗研究进展及挑战[제이].免疫学杂志, 2016(05):446-449.
【2]Pardi N, Hogan MJ, Porter FW 등.mRNA 백신 — 백신학[J]의 새로운 시대.네이처 리뷰 신약 발견, 2018.
【삼]Kramps T., Elbers K. (2017) RNA 백신 소개.In: Kramps T., Elbers K. (eds) RNA Vaccines.분자 생물학의 방법, 1499권. Humana Press, New York, NY.
【4]Maruggi G, Zhang C, Li J 등.전염병을 통제하기 위한 백신 개발을 위한 변형 기술로서의 mRNA[J].분자 요법, 2019.
【5]Sergio Linares-Fernández, Céline Lacroix, , 선천/적응 면역 반응의 균형을 맞추기 위한 mRNA 백신 조정, 분자 의학의 동향, 26권, 3호, 2020년 311-323페이지.
게시 시간: 2021년 8월 5일
