기생충 질환 백신 개발이 어려운 이유

기생충에 대한 백신을 만드는 과정은 매우 어렵습니다. 그러나 과학자들은 중요한 돌파구를 앞두고 있을 수도 있습니다.

카메룬이 세계 최초로 말라리아 정기 예방접종을 시행한 1월에는 많은 축하 행사가 있었습니다. 2월에는 부르키나파소도 뒤를 따랐다.

세계보건기구(WHO)의 예방접종, 백신, 생물학 부서를 이끌고 있는 케이트 오브라이언(Kate O'Brien)은 "말라리아 통제는 여러 가지 이유로 좋은 방향으로 진행되지 않고 있다"고 설명합니다. 말라리아 발병 사례가 증가하고 있으며 매년 약 600,000명이 말라리아로 사망합니다. 요인으로는 기후 변화, 분쟁, 코로나19가 의료 시스템에 미치는 지속적인 영향, 말라리아를 옮기는 모기의 끈질긴 적응력 등이 있습니다. 이는 실내에 살충제를 뿌리고 살충제로 처리한 모기장과 같은 충실한 말라리아 예방 노력이 그 효과를 일부 잃어가고 있음을 의미합니다.

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대량 말라리아 예방접종은 이 패키지에 완전히 다른 접근 방식을 취하는 도구를 하나 더 추가한다고 O'Brien은 말합니다. "면역 기반 접근법을 사용하는 것은 매우 역사적이고 중요한 추가 사항입니다."라고 그녀는 말합니다. 2019년에 말라리아에 대한 RTS,S 백신이 가나, 케냐, 말라위에서 시험 시험을 시작했고, 2021년에 WHO는 어린이에게 사용하도록 권장했습니다. RTS,S 백신에 이어 R21 백신이 나왔습니다.

그러나 관련 이정표는 덜 예고되었습니다. RTS,S는 기생충 질환에 대한 최초의 백신이었습니다. 기생충으로 인한 질병은 많고 다양하지만, 집단적으로는 연구가 부족하고 해결책에 대한 자금도 부족합니다. WHO에 따르면 레슈마니아증  , 샤가스병 등 소외된 열대성 질병의 대부분은 기생충병이다.

말라리아 백신이 주혈흡충증과 같은 다른 기생충 질병에 대한 예방접종의 길을 열어줄 것으로 기대됩니다(제공: Getty Images)

말라리아 백신을 최초의 항기생충 백신으로 만들기 위한 공동의 노력이 반드시 있었던 것은 아닙니다. 그러나 말라리아로 인한 높은 사망자 수로 인해 다른 기생충 질환보다 말라리아 백신 개발에 더 많은 관심이 집중되었기 때문에 궁극적으로 그렇게 된 것은 놀라운 일이 아닐 것입니다(비록 코로나19와 같이 부유한 인구에 영향을 미치는 백신만큼은 아니지만 여전히 ).

말라리아로 인한 높은 사망률로 인해 말라리아는 기생충 질병 중에서 다소 특이한 질병이 되었습니다. 전반적으로 "기생충 질병으로 인한 사망률은 다른 전염병에 비해 상대적으로 낮다"고 O'Brien은 말합니다. 그 효과는 무력화되고 파괴적일 수 있지만 반드시 치명적인 것은 아닙니다. 이 때문에, 그리고 기생충 질병은 종종 저소득 및 중간 소득 국가의 특정 지역으로 제한되기 때문에 기존 백신 개발자들은 기생충 질병을 우선시하지 않았습니다.

Peter Hotez는 기존의 백신 개발자가 아닙니다. 텍사스 아동 병원 백신 개발 센터의 공동 책임자이기도 한 휴스턴의 베일러 의과대학 교수는 동료들과 협력하여 특허 없이 백신 제조업체에 이전된 후발성 코로나19 백신을 만들었습니다. 인도와 인도네시아. 인도 버전인 Corbevax의 최소 1억 회분은 회당 약 3달러(£2.38)로 공급되었습니다 . 개발자들은 저렴한 백신 기술을 선택했습니다. 본질적으로 미생물 발효를 통해 효모에서 단백질을 생산하는 것입니다. 연구팀은 이번 경험에서 얻은 교훈 중 일부를 구충제 백신 연구에 적용하기를 희망하고 있다고 그는 말했습니다.

기생충은 백신 개발자에게 많은 어려움을 안겨줍니다.

물론 다수의 코로나19 백신을 만드는 데 막대한 에너지와 재정 자원이 쏟아졌다. 그러나 이것이 백신이 비교적 빨리 등장한 유일한 이유는 아닙니다. Hotez는 "기생충이 바이러스보다 훨씬 더 복잡한 표적이라는 점에는 의심의 여지가 없습니다."라고 말합니다. "가장 낮은 열매를 맺는 코로나바이러스 백신과 비교할 때, 십이지장충 백신과 같은 것은 그렇게 간단하지 않습니다."라고 그는 말합니다.

기생충을 다룰 때의 기술적 과제 중 하나는 엄청난 유전적 다양성으로 인해 특정 종이나 계통을 표적으로 삼는 것이 어려울 수 있다는 점입니다.

구충은 장의 혈액을 먹고 사는 기생충으로 빈혈과 영양 결핍을 유발합니다. "동물이라고 생각해보세요. 동물에 대한 백신을 만드는 것입니다. "라고 Hotez는 말합니다.

기존의 거의 모든 백신은 박테리아와 바이러스에 대해 효과가 있지만, 현재 세계 어느 곳에서도 곰팡이에 대한 백신은 없으며 , 기생충에 대한 백신은 항말라리아 백신 한 가지 유형만 있습니다. 기생충은 종종 숙주의 면역 체계를 회피하는 정교한 방법을 가지고 있습니다. 그들은 여러 발달 단계를 포함하는 복잡한 생활주기 동안 숙주에 적응합니다. "동물이나 인간 숙주의 각 단계에는 다양한 생활 단계에서 발현되는 다양한 단백질이 있습니다. 이로 인해 백신 개발을 위한 기생충의 표적이 무엇인지 식별하는 것이 더 복잡해집니다. "라고 오브라이언은 말합니다. 

말라리아는 백신의 표적이 되는 최초의 기생충 질병입니다(제공: Getty Images)

이러한 생활주기의 복잡성은 기생충이 실험실에서 배양되기가 항상 쉽지 않은 이유 중 하나입니다 . 즉, 연구 목적으로 통제된 조건에서 올바른 개발 단계에서 더 많은 것을 단순히 생산하는 것이 어려울 수 있습니다. 일반적인 숙주가 아닌 연구 동물이나 실험실에서 기생충을 배양하는 등의 가능성이 있습니다. 

역학자 Miriam Tendler는 리우데자네이루의 Oswaldo Cruz Foundation(Fiocruz)에서 Sm14 항 기생충 백신 이니셔티브를 조정합니다. 특히, 팀은 전 세계적으로 약 2억 4천만 명에게 영향을 미치고 현재 치료 옵션이 제한적인 주혈흡충체를 포함한 기생충을 연구합니다 . 주혈흡충체는 저소득 국가 에서 일반적으로 만성 질환을 일으키는 벌레(구충 포함) 그룹인 기생충의 한 유형입니다 .

기생충을 다루는 데 있어 기술적 과제 중 하나는 엄청난 유전적 다양성으로 인해 특정 종이나 계통을 표적으로 삼는 것이 어려울 수 있다는 것입니다. Tendler와 그녀의 동료들은 많은 기생충 종의 공통 핵심 구성 요소를 식별하여 해결 방법을 찾았습니다. 그들은 단백질 Sm14가 주혈흡충증뿐만 아니라 인간과 가축에 질병을 일으키는 여러 종의 기생충에 존재한다는 것을 발견했습니다.

Tendler와 그녀의 팀은 현재 주혈흡충증에 대한 백신을 개발했으며 일부 2상 임상 시험을 완료했습니다 . 그녀는 이 백신을 개발하는 초기에 그녀와 그녀의 팀이 성체 벌레로부터 단백질을 추출해야 했다고 회상합니다. 그러나 이 재조합 단백질을 식별하고 서열을 분석하고 복제한 후에는 이제 발효기에서 1리터의 단백질을 생산할 수 있습니다.

여러 유형의 벌레가 Sm14 단백질을 생산하기 때문에 팀이 개발 중인 주혈흡충증 백신은 다양한 기생충 종에 의해 발생하는 여러 다른 질병에도 효과가 있을 수 있다고 Tendler는 말합니다. 따라서 다양한 제형의 단일 유형의 백신은 어린이를 주혈흡충증으로부터, 소를 근막증으로부터 , 심지어 애완견을 심장사상충으로부터 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다.

구충제 백신 자금 조달

Tendler의 팀은 Sm14 백신의 인간 버전과 비인간 버전을 병행하여 작업해 왔으며, 이 공동 연구의 통찰력은 그들이 현재 개발 수준에 도달하는 데 도움이 되었습니다 . 인간 주혈흡충증 백신은 현재 세네갈에서 임상 시험 중이며 Tendler는 이 백신이 3년 이내에 최종적으로 출시될 것으로 기대하고 있습니다. 그녀는 팀의 성공에 대해 "정말 감격스럽습니다"라고 말했습니다.

인간과 동물을 대상으로 한 이러한 병행 백신 개발은 감염 지역에 거주하는 사람들을 계속해서 재감염 시키는 기생충 퇴치를 위한 백신의 중요성 에 대한 대화를 진전시키는 데 도움이 되었을 수도 있습니다 . "주로 어린이를 중심으로 한 인간의 삶의 질에 미치는 영향은 매우 높습니다."라고 Tendler는 말합니다.

기생충은 종종 복잡한 생활주기를 갖고 있어 기생충에 대한 효과적인 백신 개발이 어려울 수 있습니다(제공: Getty Images)

그러나 주혈흡충증과 기생충으로 인한 기타 질병은 주로 가난한 나라 사람들에게 영향을 미치는 반면, 가축의 관점에서 보면 기생충은 부유한 나라 사람들의 생계에도 해를 끼치며 더 많은 시장 인센티브를 창출합니다. 기생충에 대한 잠재적인 수의학 백신은 Fiocruz에서 분사된 민간 기업인 FABP Biotech에 허가되었으며, 인간 백신은 주로 브라질 정부에서 자금을 지원받고 있습니다.

후자는 "인도주의적 백신"이 될 것이라고 Tendler는 강조합니다. 계획은 Fiocruz의 면역생물학 기술 연구소(Bio-Manguinhos)가 1회 투여량 1달러(0.79파운드) 미만으로 이를 생산하고, 생산 규모가 점진적으로 확대되어 최종적으로 10억 회 투여량 목표에 도달함에 따라 추가 비용 절감이 가능하다는 것입니다. 이익마진에 제한이 있을 것입니다.

구충백신도 주요 다국적 제약회사가 아닌 곳에서 제조될 가능성이 높다. Hotez는 브라질의 Bio-Manguinhos와 중국, 인도, 남아프리카 및 기타 국가의 제조업체를 포함하는 개발도상국 백신 제조업체 네트워크 의 회원이 생산할 것으로 기대하고 있습니다 . "문제는 백신을 만드는 기술이 백신을 실제로 확장하고 생산할 수 있는 정치적, 사회적, 경제적, 법적 프레임워크를 능가한다는 것입니다."라고 Hotez는 말합니다.

기생충 질환 백신의 미래

구충제 백신이 절실히 필요하기는 하지만 이를 은총알처럼 취급해서는 안 된다고 O'Brien은 말합니다. "완벽한 성능을 발휘하는 말라리아 개입은 없습니다. 우리는 예방 조치 도구 상자를 가지고 있습니다"라고 그녀는 말합니다. 감염 가능성과 심각도를 줄이기 위한 도구로서 말라리아 백신은 도구 상자에 있는 다른 조치를 대체하는 것이 아니라 추가되는 것입니다. 중요한 것은 RTS,S 백신이 시험적으로 사용된 지역사회에서는 모기장 사용이 줄어들지 않았다는 것입니다 .

이러한 역사적인 항기생충 백신은 동일한 질병을 표적으로 하는 다른 백신이 뒤따를 것으로 예상되며, 이를 통해 개발 속도와 효능을 향상시킬 수 있습니다. 연구자들은 최근 R21 말라리아 백신의 효능이 평균 78%라고 보고했습니다(그들은 이를 "높은 효능" 이라고 함 ). 이는 부르키나파소, 케냐, 말리, 탄자니아에서 5~17개월 된 어린이를 대상으로 한 실험을 기반으로 했습니다.

맥락상, "홍역처럼 97% 예방을 제공하는 백신은 어떤 면에서는 규칙이라기보다는 예외입니다"라고 Hotez는 말합니다.

O'Brien은 "우리는 효능만큼 관심을 집중해서는 안 됩니다"라고 말합니다. 그녀는 이것이 중요한 숫자이기는 하지만 더 중요한 것은 백신에 대한 접근성과 그것이 질병 부담에 미치는 영향에 따라 달라지는 영향이라고 믿습니다.

말라리아 백신의 일련의 혁신에는 몇 가지 더 광범위한 이점도 있습니다. 조지워싱턴대학교 미생물학자인 제프리 베소니(Jeffrey Bethony)는 “이 백신의 성공은 전 세계적으로 상당한 질병률을 야기하는 똑같이 까다로운 병원체(연충)에 대한 유사한 승리에 대한 희망을 심어준다”고 말했다. 워싱턴 DC에서.

유사한 백신 기술이 HIV와 코로나바이러스 백신에 사용될 수 있는 것처럼 말라리아 백신에 사용되는 전략은 다른 유형의 혈액을 공급하는 기생충과 관련하여 유용하다고 Bethony는 말합니다. "밀물이 들어오면 이곳의 모든 보트가 떠오릅니다."라고 그는 말합니다.

Hotez는 소외된 열대 질병에 대한 백신 개발의 기술적 측면뿐만 아니라 필요한 곳에 백신을 제공하는 데에도 선례 설정이 확장되기를 바라고 있습니다. "이것의 가장 흥미로운 부분 중 하나는 또한 가장 무서운 부분 중 하나이기도 합니다"라고 Hotez는 말합니다. 그는 "지구상에서 가장 가난한 사람들에게 혁신에 대한 접근권을 제공하기 위해 매우 혁신적인 모델을 개척하고 있다는 사실을 알게 된 것은 놀라운 일이지만 로드맵이 없기 때문에 두렵기도 합니다"라고 말합니다.