보편적인 코로나19 백신 찾기

모든 변종에 작용하는 최초의 코로나19 백신은 빠르면 2024년에 출시될 수 있습니다.

1980년대 중반, 조나단 히니(Jonathan Heeney)는 메릴랜드주 미국 국립보건원(NIH)의 박사과정 학생이었으며, 원인이 되는 신비한 새로운 질병을 조사하기 위해 미국 반대편에 있는 오리건으로 비행하라는 지시를 받았습니다. 갇힌 치타 무리의 갑작스런 죽음의 급증.

Heeney에게는 이것이 코로나바이러스와의 첫 만남으로 판명되었습니다. "우리는 결국 이것이 집 고양이에서 이 치타로 옮겨간 코로나바이러스임을 결정했습니다."라고 그는 말합니다. "그리고 치타는 새로운 숙주이기 때문에 많은 죽음과 파괴를 초래했습니다. 그래서 제가 그들을 소개했습니다."

40년이 지난 지금 Heeney는 영국 케임브리지에 있는 생명공학 회사인 DIOSynVax를 이끌고 있습니다. 이 회사는 최근 CEPI(Coalition for Epidemic Preparedness Innovations)로부터 4,200만 달러(3,400만 파운드/4,100만 유로)의 보조금 을 받았습니다. 빌 게이츠와 멜린다 게이츠, 인도와 노르웨이 정부, 세계 경제 포럼 등이 있습니다.

Heeney와 동료들은 과학자들이 오랫동안 극복할 수 없는 것으로 판명된 도전에 직면해 있습니다. 즉, 단일 코로나바이러스뿐만 아니라 여러 변종, 변종, 심지어는 그 가족 전체를 보호할 수 있는 백신을 개발하는 것입니다. 20년이 넘는 기간 동안 인플루엔자에서 같은 목표를 추구했지만 거의 주목을 받지 못한 바이러스학의 역사에서 비교할 수 있는 위업은 관리된 적이 없습니다. 어떤 이들은 이 작업의 야망, 범위 및 난이도를 당시 물리학의 한계를 뛰어넘고 세계 최초의 원자 폭탄을 생산한 1940년대의 악명 높은 맨해튼 프로젝트와 비교하기도 합니다.

전례 없는 액수의 돈이 목표물에 쏟아지고 있다. CEPI는 약 2억 달러 (1억 6900만 파운드/1억 9300만 유로) 의 초기 예산을 할당 했으며 NIH 는 팟에 3600만 달러(3000만 파운드/3500만 유로) 를 추가했다. 최초의 Covid-19 백신 중 하나를 개발하는 성공에 힘입어 Moderna는 최근 이 싸움에 뛰어들어 감기를 유발하는 4가지 코로나바이러스 모두로부터 보호할 수 있는 백신을 생산할 의향을 발표했습니다.

Heeney는 지난 몇 년 동안 에볼라, 마르부르크 바이러스, 라사열과 같은 다양한 바이러스성 출혈열로부터 보호할 수 있는 단일 백신을 개발하려고 시도하면서 앞으로의 길을 누구보다 잘 알고 있습니다.

"우리는 비슷한 접근 방식을 취하고 있습니다."라고 그는 말합니다. "구조 생물학, 유전적 관계, 이 바이러스에서 무엇이 변하고 무엇이 변하지 않는지를 살펴보는 것이 전부입니다."

 

Mers와 같이 인간을 감염시킬 수 있는 많은 코로나바이러스는 베타 속에 있습니다(Credit: Getty Images)

변이 방지 백신

 

모든 과학자들은 미래에 출현할 수 있는 모든 단일 코로나바이러스로부터 보호할 수 있는 진정한 보편적인 백신이 특히 사스, 메르스 및 사스로 인한 황폐화 이후 인간 건강에 있어 진정으로 판도를 바꾸는 순간이 될 것이라는 데 동의합니다. 지난 20년 동안 발생한 CoV-2(Covid-19를 유발하는 바이러스)입니다.

인간 백신 프로젝트(Human Vaccines Project)의 사장 겸 CEO인 웨인 코프(Wayne Koff)는 "보편적인 코로나바이러스 백신은 엄청난 발전이 될 것"이라고 말했다. "이 목표를 달성하기 위해서는 대대적인 조정된 노력이 필요하지만 진전이 점진적일 것으로 기대합니다."

그러나 이것이 범 코로나 바이러스 백신 연구의 정점이 될 것이지만 실제로 달성 될 수 있는지 여부는 여전히 남아 있습니다. 대신 과학자들이 이러한 잽의 범위를 확장하는 것을 고려하기 전에 일부는 다양한 중간 목표가 더 현실적이라고 생각합니다.

결과적으로 가능한 보편적인 코로나바이러스 백신을 향한 첫 번째 단계는 Sars-CoV-2의 현재 및 미래의 모든 변종으로부터 보호하고 최악의 영향을 종식시키는 것을 목표로 하는 소위 "변종 방지" 백신일 가능성이 높습니다. 전염병의. 2020년 9월 Alpha를 시작으로 Delta, Omicron, 그리고 현재 BA.4 및 BA.5에 이르기까지 환자 수와 입원을 반복적으로 급증시키는 문제가 있는 변이체가 계속 출현함에 따라 이러한 백신에 대한 필요성은 여전히 ​​높습니다.

미국 정부가 자금을 지원하는 6개 연구 그룹 중 하나인 ImmunityBio의 CEO인 Patrick Soon-Shiong은 "변이 방지 백신은 Covid-19의 전파를 늦출 수 있으며 그러한 전파를 막는 것이 팬데믹을 극복할 수 있는 유일한 방법입니다."라고 말했습니다. 도전하는 기업.

이를 위해 과학자들은 백신 기술의 만화경을 시험하고 있습니다. 그것들은 아데노바이러스로 알려진 변형되고 무해한 바이러스에서 페리틴 나노입자 및 자가 증폭 RNA에 이르기까지 다양합니다. 이 RNA는 신체 세포 내에서 한 번 복제할 수 있다는 점을 제외하고는 전령 RNA(mRNA)와 유사한 방식으로 작동하므로 훨씬 적은 양이 필요합니다.

"여러 플랫폼을 갖는 것이 도움이 될 수 있습니다"라고 Koff는 말합니다. "예를 들어, mRNA 플랫폼은 속도를 제공하는 반면 다른 플랫폼은 전 세계로의 운송 용이성 또는 내성의 내구성 측면에서 추가적인 이점을 제공할 수 있습니다."

범 코로나바이러스 백신은 사스와 같은 바이러스와 코비드-19로부터 보호합니다(제공: Getty Images).

각각의 경우에 일반적인 아이디어는 거의 동일합니다. 나노입자 또는 아데노바이러스에 의해 운반되는지 여부에 관계없이 각 백신에는 Sars-CoV-2 바이러스의 스파이크 단백질(바이러스가 접근하기 위해 인간 세포에 결합하는 데 사용)과 뉴클레오캡시드 단백질의 다양한 조각이 포함되어 있습니다. 유전 물질). 일부 백신 제조사는 더 광범위한 면역 반응을 가질 가능성을 높이기 위해 가능한 한 많은 단편을 통합하려고 하는 반면, 다른 백신 제조사는 지금까지 등장한 각 변종에 걸쳐 보존된 것으로 보이는 바이러스의 특정 부분에 초점을 맞추고 있습니다. Duke University의 바이러스 학자들은 수용체 결합 도메인(RBD)으로 알려진 스파이크 단백질의 특정 부분을 표적으로 삼고 있습니다. 이 부분은 동일한 코로나바이러스의 서로 다른 형태 사이에 비교적 작은 변화가 있는 것으로 보이기 때문입니다.

듀크 인간 백신 연구소(Duke Human Vaccine Institute)의 연구 책임자인 케빈 손더스(Kevin Saunders)는 "우리는 수용체 결합 도메인인 바이러스에 대한 취약한 부위에 면역 체계를 집중하도록 백신을 설계했습니다. "RBD 아미노산 서열은 같은 베타 코로나바이러스 그룹에 속하는 바이러스들 사이에서 유사합니다."

도전 과제의 복잡성이 증가하기 때문에 코로나19 백신의 첫 번째 물결에 비해 진행 속도가 느려질 것입니다. 개발 중인 변이 방지 백신 중 어느 것도 1상 임상 시험(인간에 대한 첫 번째 시험) 이상으로 진행되지 않았지만 초기 데이터는 유망한 것으로 보입니다.

올해 초 Gritstone bio는 자체 변이 방지 후보가 광범위한 바이러스 단백질을 인식하도록 면역 체계를 훈련할 수 있다고 보고했으며, 2021년 6월 ImmunityBio는 자사 백신이 Sars의 알파, 베타 및 감마 변이체에 대한 면역 반응을 유도한다고 밝혔습니다. -CoV-2.

"우리 백신은 바이러스에 대한 엄청난 양의 항체를 방출하는 기억 B 세포뿐만 아니라 감염된 세포를 죽이는 T 세포도 생성했습니다."라고 순시옹은 말합니다. "그것은 바이러스의 경로를 막았고 더 이상 코와 폐에서 감지할 수 없었습니다."

지금까지 가장 흥미로운 발견은 월터 리드 육군 연구소(Walter Reed Army Institute of Research)에서 나왔습니다. 월터 리드 육군 연구소(Walter Reed Army Institute of Research)는 그들의 백신 이 인간이 아닌 영장류에서 테스트했을 때 다양한 코비드-19 변종과 원래 사스 바이러스에 대한 면역 능력을 보여주었다는 것을 발견했습니다. 1상 시험의 결과가 곧 나올 것으로 예상되며 2022년 후반에 더 큰 2상 연구를 위한 계획이 이미 진행 중입니다.

1980년대에 Heeney는 집 고양이에서 치타로 옮겨간 코로나바이러스를 확인했습니다(Credit: Alamy).

감기에 대처하기

 

다른 연구자들은 Covid-19 백신의 경쟁 환경에 진입하는 대신 다른 형태의 범 코로나바이러스 백신을 보기로 결정했습니다.

2021년 초, 매사추세츠주 케임브리지에 있는 모더나 사무실의 과학자들은 Sars-CoV-2가 어떻게 계속 진화할지 이해하는 데 관심을 돌리기 시작하면서 인간에게 고유한 것으로 알려진 다른 4가지 코로나바이러스를 조사하기 시작했습니다.

이들은 가명이 아닌 OC43, HKU1, 229E 및 NL63이지만 대부분의 사람들은 삶의 어느 시점에서 무의식적으로 마주쳤을 것입니다. 이들은 성인 감기의 약 30% 를 차지하며, 이 바이러스는 Sars-CoV-2의 치사율에 근접하지 않지만 취약한 사람들에게는 여전히 하기도 감염 및 폐렴을 유발할 수 있습니다.

Moderna의 전염병 담당 최고 과학 책임자인 Andrea Carfi는 단백질 서열의 공통점을 식별하여 이러한 바이러스로부터 노인과 면역 저하자를 보호하는 데 도움이 될 수 있는 백신을 개발하는 것이 자연스러운 다음 단계로 보였습니다.

Carfi는 "이러한 계절성 호흡기 바이러스가 특히 노인들에게 상당한 수준의 입원과 사망을 유발한다는 사실을 발견했습니다."라고 말합니다. "아무도 감기를 좋아하지 않지만 불편함과 생산성 손실은 부인할 수 없지만 이 백신에 대해 우리가 예상하는 가장 중요한 영향은 취약한 그룹을 입원으로부터 보호하는 것입니다."

모든 범 코로나 바이러스 백신 개발자의 가장 큰 질문은 범 인플루엔자 백신이 실패한 곳에서 성공할 수 있는지 여부입니다.

이것은 그 자체로 이미 야심찬 목표이며 다양한 코로나바이러스 그룹에 대한 백신을 접종하려는 시도이지만 다른 과학자들은 그 기준을 훨씬 더 높게 설정하고 있습니다. 그들은 기존 바이러스에 대한 백신을 설계하기보다 다음 전염병에 대한 인류의 준비를 시작하기를 원합니다.

캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 생물학 및 생물공학 교수인 Pamela Bjorkman은 Sars, Mers, Sars- CoV-2뿐만 아니라 동물 내부에 숨어 있는 아직 알려지지 않은 다른 위협. Heeney의 팀은 더 큰 바이러스 클러스터를 목표로 하고 있습니다. 전체 베타 코로나바이러스 그룹은 사르베코로나바이러스 하위 그룹을 포함하는 4가지 코로나바이러스 그룹 중 하나입니다.

범-베타 코로나바이러스 잽은 여전히 ​​보편적인 코로나바이러스 백신에 근접하지 않을 것이지만, 여전히 다른 세 그룹의 코로나바이러스(알파, 델타 및 감마)를 표적으로 삼지 않고 남겨둘 것입니다. 이는 여전히 믿을 수 없을 정도로 어려운 목표입니다. 작업의 순전한 규모를 설명하기 위해 400개 이상의 다른 박쥐 종에 존재하는 수천 개의 아직 발견되지 않은 베타 코로나바이러스가 있는 것으로 생각됩니다.

Carfi는 "범베타 코로나바이러스 백신은 야심찬 것입니다."라고 말합니다. "주요 도전 과제는 베타 코로나바이러스의 다양성과 강력한 감시 네트워크의 개발입니다. 바이러스는 당신이 몰랐던 전략의 허점을 악용하는 능력을 반복적으로 보여주었습니다."

그러나 Heeney는 현재 우리의 백신 개발 전략 중 많은 부분이 본질적으로 상대적으로 원시적이어서 제한적이라고 생각합니다. 가능한 한 많은 바이러스 단편을 백신으로 결합하는 대신 광범위한 면역을 자극하기를 희망하면서 보다 정교한 컴퓨터 모델링을 추진하고 있습니다.

모든 코로나바이러스에 효과가 있는 백신은 새로운 전염병을 예방하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 일반적인 감기에 대한 보호 기능도 제공합니다(제공: Getty Images)

DIOSynVax에서 그의 팀은 최신 기계 학습 알고리즘을 사용하여 여러 변종과 가족에 걸쳐 베타 코로나바이러스의 구조와 진화를 조사하고, 이러한 모든 바이러스의 생존에 본질적인 본질적인 예방 접종 대상을 식별하기 위해 지금까지 간과하고 있습니다.

Heeney는 "많은 깊은 생각이 필요합니다. "피상적인 접근을 할 수는 없습니다. 우리는 스파이크 단백질을 넘어 이 바이러스가 가지고 있는 가장 가변적인 단백질 중 하나이기 때문에 항상 움직이는 표적을 맞추려고 합니다. 대신 우리는 정말 중요한 단백질에 초점을 맞춥니다. 구조적 완전성과 바이러스의 생존 가능성을 위해. 왜냐하면 그것들을 바꾸는 것은 당신의 DNA를 바꾸는 것과 같기 때문입니다."

 

독감 백신이 실패한 곳에서 성공

 

지난 1년 동안 일련의 연구는 광범위한 코로나바이러스 백신이 실현 가능할 수 있다는 환영할만한 격려를 제공했습니다. 지난 가을, 싱가포르 듀크국립대학교 의과대학 전염병 교수인 존경받는 바이러스학자 린파 왕(Linfa Wang) 은 화이자-바이오엔텍(Pfizer-BioNTech) 코비드-19 백신을 접종받은 사스 생존자들의 혈액에 항체가 있다는 사실을 발견했습니다 . Sars, Sars-CoV-2의 알파, 베타 및 델타 변종과 박쥐와 천산갑에 서식하는 5가지 다른 코로나바이러스.

그 이후로 매사추세츠에 기반을 둔 생명 공학 Adagio Therapeutics의 과학자 팀은 사스 환자의 기억 B 세포라고 불리는 오래 지속되는 면역 세포를 연구 하고 광범위한 베타 코로나바이러스에 효과적인 중화 항체를 확인 했습니다.

국립보건원(National Institutes of Health)의 바이러스 병인 및 진화 수석 연구원인 Jeffrey Taubenberger는 완전한 보편적인 코로나바이러스 백신이 도달할 수 없을 수도 있지만 이러한 연구는 사베코로나바이러스 또는 베타코로나바이러스 잽이 실제로 가능할 수 있음을 나타냅니다.

Taubenberger는 "코로나바이러스는 여러 큰 속에서 매우 다양합니다. "모든 코로나바이러스에 대해 보호 효능을 제공하는 광범위하게 보호되는 백신을 생성하는 것은 단기적으로 매우 어려울 것입니다. 광범위하게 보호하는 베타 코로나바이러스 백신은 보다 현실적이고 실용적인 목표입니다." 

모든 범 코로나 바이러스 백신 개발자에게 가장 큰 문제는 범 인플루엔자 백신이 실패한 곳에서 성공할 수 있는지 여부입니다. NIH의 국립 알레르기 및 전염병 연구소(National Institute of Allergy and Infectious Diseases) 부서는 보편적인 독감 백신 연구를 위해 연간 약 2억 2000만 달러(1억 8000만 파운드/2억 1200만 유로)의 예산을 갖고 있지만 수십 년의 노력에도 불구하고 진전은 미미했습니다. 그러나 일반적으로 돌연변이가 발생하는 경향이 없기 때문에 코로나바이러스에서는 이 문제가 약간 덜 복잡할 수 있다는 희망이 있습니다.

현재 인간을 감염시키는 것으로 알려진 코로나바이러스는 7가지이며 박쥐와 같은 다른 동물에서도 더 많은 코로나바이러스가 확인되었습니다(제공: Getty Images)

Bjorkman은 "우리가 Sar-CoV-2 변종으로 고통받고 있지만 코로나바이러스는 독감 바이러스보다 돌연변이 경향이 적습니다. "전 세계적으로 Sars-CoV-2에 감염되었거나 감염된 사람이 너무 많다는 사실이 이 바이러스에 돌연변이 비율이 본질적으로 높지 않음에도 불구하고 돌연변이를 위한 광대한 경기장을 제공한 것입니다."

아직 인간에게 퍼지지 않은 코로나바이러스에 대한 백신의 보호 능력을 검사하기 위한 독창적인 신기술의 개발로 노력도 강화되었습니다. VBI 백신은 Covid-19의 가까운 친척을 대상으로 하는 범사르베코로나바이러스 백신을 개발하고 있습니다. 그들의 접근 방식은 Bjorkman의 연구실과 유사하며 공개적으로 사용 가능한 데이터베이스에서 박쥐와 천산갑에서 발견되는 다양한 코로나바이러스의 유전자 서열을 가져와 유사형 바이러스에 삽입하는 것을 포함합니다. 이것은 복제할 수 없도록 유전적으로 변형된 바이러스로 무해하며 과학자들이 시험관에서 이 새로운 병원체에 대한 백신을 테스트할 수 있도록 합니다.

지금까지 VBI의 백신은 Sars-CoV-2와 밀접한 관련이 있지만 현재 박쥐에서만 발견되는 코로나바이러스인 RaTG13 뿐만 아니라 Sars-CoV-2의 Delta, Beta, Omicron 및 Lambda 변종에 대해 강력한 중화 반응을 이끌어냈습니다.

과학자들은 2024년까지 변종 증명이 가능한 최초의 Covid-19 백신이 출시되어 잠재적으로 광범위한 보호 기능을 제공하는 코로나바이러스 잽의 물결을 일으킬 수 있기를 희망하고 있습니다. 많은 사람들에게 이것은 현대 의료에서 ​​가장 중요한 돌파구 중 일부일 것입니다.

손더스는 "효과적인 범 코로나바이러스 백신의 개발은 전 세계적인 적용 가능성과 유용성을 가질 뿐만 아니라 독창성과 인내가 필요하기 때문에 획기적이 될 것"이라고 말했습니다. "코로나바이러스는 치명적인 발병을 여러 번 일으켰고 또 다른 발병이 발생할 가능성이 있습니다. 미래 발병으로 인한 사망을 예방하는 백신을 보유하는 것은 세계 보건에서 엄청난 성과가 될 것입니다."