범용 말라리아 백신 개발을 위한 새로운 접근법

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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-10-21
Plasmodium falciparum이라는 말라리아 원충은 모기의 중위(midgut) 상피에 있다가 사람이 모기에 물렸을 때에 혈류로 유입되어서 적혈구를 숙주로 삼아서 증식되게 된다. 이 때에 항-에놀레이즈(enolase) 항체가 말라리아 원충의 침습을 막고, 증식 및 전파를 저해할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 말라리아 원충의 에놀레이즈 말단의 펜타펩타이드(pentapeptide)는 전체 말라리아 원충에서 유전적으로 보존되어 있지만 숙주인 사람에서는 존재하지 않는다고 한다. 때문에 이 펜타펩타이드를 이용한 새로운 백신은 말라리아에 대한 범용 백신으로서 효과가 기대되고 있다. 말라리아는 전세계 열대 지방을 위협하는 대표 질환 중 하나이다. 세계 보건 기구의 보고에 따르면 전세계 인구의 절반 정도가 말라리아에 감염될 위험에 처해 있으며 매년 2000만 명 이상이 실제로 감염되고 있다고 한다. 또한 말라리아는 매년 60만 명 이상을 죽게 만들며, 이들 중 대부분이 5살 이하의 어린이들이라고 한다. 말라리아는 암컷 모기종에 의해 인간에게 감염되며 사하라 사막 이남의 아프리카 사람들에게 주로 발병한다고 한다. 아직까지 말라리아에 대한 백신은 개발되지 않았으며, 초기 단계에서는 경구 약물로 쉽게 치료되지만 증상이 심해지면 정맥 주사나 근육 주사로 투여되어야 한다. 또한 현재 말라리아 치료의 표준 요법인 아르테미시닌(artemisinin) 및 유도체에 대한 저항성 발생이 증가하면서 보다 효과적인 새로운 치료법이 요구되고 있다. 이번에 인도와 미국의 공동 연구팀은 나노입자 단백질에 융합시켜서 항체 발생을 유도할 수 있는 말라리아 원충 단백질을 동정했다고 한다. 이러한 방식으로 제조된 백신은 사람의 체내에서 말라리아 원충의 증식을 막고 원충이 다른 모기에 전파되는 것을 막는데 효과적일 것으로 기대되고 있다. 말라리아 백신의 개발은 약물 저항성이 증가하고 있는 말라리아에 대처하는 효과적인 방법이자, 후진국에서 말라리아로 인한 사회 경제적 부담을 줄여주는데 큰 역할을 할 수 있다고 한다. 이번에 인도 뭄바이에 위치한 타타 기초연구소(Tata Institute of Fundamental Research), 말라리아 실험실의 과학자들은 말라리아 원충이 당으로부터 에너지를 발생시킬 때 이용하는 단백질인 에놀레이즈에서 아미노산 5개로 구성된 분절인 펜타펩타이드를 동정했다고 한다. Gotam Jarori 박사가 주도한 이번 연구에서 에놀레이즈는 말라리아 원충의 보호 항원이며 성장과 증식에 관련된 여러 기능에 관여하는 것으로 나타났다. 이어진 연구에서 연구팀은 펜타펩타이드가 여러 말라리아 원충 변종들의 에놀레이즈에서는 모두 존재하지만 사람의 에놀레이즈에서는 존재하지 않는다는 사실을 발견했다. ‘Malaria Journal’에 이번 결과를 발표한 Jarori 박사는 “에놀레이즈는 말라리아 원충의 숙주 적혈구의 침습과 모기의 중위에서의 생존에서 역할을 하다. 때문에 에놀레이즈의 펜타펩타이드에 대한 항체는 사람에서 말라리아 원충의 증식을 차단할 뿐만 아니라 모기들 사이에서의 확산도 저해하는 2중 역할을 수행할 수 있다”고 설명했다. 이번 연구는 고세균의 기포 나노입자(gas vesicle nanoparticles: GVNP)를 개발한 미국 메릴랜드대학 의학부의 Shiladitya DasSarma 교수의 연구팀과 협력하여 진행되었다. 연구팀은 에놀레이즈의 펜타펩타이드를 나노입자 단백질과 유전적으로 융합시켜서 백신을 제조하였다. 백신이 투여된 마우스들에게 치사량의 말라리아 원충을 접종했지만 보호 효과가 확인되었다고 하다. DasSarma 교수는 “GVNP는 백신을 위한 플랫폼을 제공하며, 이번 연구는 새로운 말라리아 백신 개발에서도 중요한 역할을 했다”고 설명했다. 기존 말라리아 백신 후보들이 1종의 말라리아 원충에 대해서만 보호 효과를 낼 수 있다는 점에서 이번 연구는 의미가 크다고 한다. 연구팀의 Sneha Dutta는 “에놀레이즈의 펜타펩타이드는 사람에게 말라리아 증상을 유발시키는 전체 원충들에게 존재한다. 때문에 펜타펩타이드에 대하여 직접적인 항체를 발생시키는 백신은 모든 원충들에 대한 보호 효과를 낼 수 있다”고 설명했다. 현재 연구팀은 보다 효과적인 백신 개발에 초점을 맞추어서 연구를 진행하고 있다고 한다. 그림설명: 펜타펩타이드와 나노입자 단백질이 유전적으로 융합된 백신의 말라리아 보호 효과 Journal Reference: Sneha Dutta, Priya DasSarma, Shiladitya DasSarma, Gotam K. Jarori. Immunogenicity and protective potential of a Plasmodium spp. enolase peptide displayed on archaeal gas vesicle nanoparticles. Malaria Journal, 2015; 14 (1) DOI: 10.1186/s12936-015-0914-x malaria.jpg http://www.sciencedaily.com/releases/2015/10/151019143353.htm