백신 유형 및 합리적 백신 설계

백신은 표적으로 하는 바이러스뿐만 아니라 항원이 면역 체계에 제시되는 방식에 따라 달라집니다. 즉, 약화된 생바이러스, 사멸 제제, 정제된 단백질, 유전자 전달 벡터 또는 메신저 RNA 형태로 제시될 수 있습니다. 합리적 백신 설계는 보호 반응을 유도하기 위해 항원과 플랫폼을 선택하고 공학적으로 조작하며, 관련 바이러스 단백질의 구조적 지식에 의해 점점 더 많은 영향을 받습니다.

Definition

백신 설계는 바이러스 항원과 전달 플랫폼(보조제 포함)을 선택하여 안전하면서도 보호적이고 지속적인 적응 면역을 유도하도록 공학적으로 조작하는 것을 의미하며, 플랫폼은 약독화 또는 불활성화된 전체 바이러스부터 서브유닛 단백질 및 핵산 구성물에 이르기까지 다양합니다.

Scope

이 주제는 주요 백신 플랫폼(생백신, 불활성화 백신, 서브유닛 및 접합 백신, 바이러스 벡터 백신, 핵산 백신), 보조제의 역할, 합리적 및 구조 기반 설계 원리를 다룹니다. 각 플랫폼이 결과적인 면역 반응을 어떻게 형성하는지 설명합니다. 접종 일정, 적응증 또는 개별 예방 접종 권고 사항은 다루지 않습니다.

Core questions

• 주요 백신 플랫폼은 무엇이며 기계적으로 어떻게 다른가요?
• 플랫폼 선택이 면역의 강도, 폭 및 지속성에 영향을 미치는 이유는 무엇인가요?
• 보조제는 무엇이며 언제 필요한가요?
• 바이러스 항원의 구조적 지식이 합리적 설계를 어떻게 가능하게 하나요?
• 생백신, 불활성화 백신 및 핵산 접근법 사이에는 어떤 절충점이 존재하나요?

Key concepts

• 생백신
• 불활성화(사멸) 백신
• 서브유닛 및 접합 백신
• 바이러스 벡터 백신
• 핵산(mRNA 및 DNA) 백신
• 보조제
• 항원 선택 및 면역원 설계
• 구조 기반 및 합리적 백신 설계

Mechanisms

각 플랫폼은 바이러스 항원을 다른 경로로 전달합니다. 생백신은 약화되었지만 복제하는 바이러스를 사용하여 자연 감염을 모방하며 광범위하고 지속적인 면역을 유도하는 경향이 있습니다. 불활성화 백신은 복제하지 않는 전체 바이러스를 제시하며 종종 추가 접종과 보조제를 필요로 합니다. 서브유닛 및 접합 백신은 정제된 단백질 또는 다당류를 사용하여 안전성을 위해 면역 반응의 폭을 희생합니다. 바이러스 벡터 및 핵산 백신은 대신 항원에 대한 유전 정보를 전달하여 수용자의 세포가 이를 생산하게 함으로써 항체 및 T-세포 반응을 모두 유도합니다. Pollard와 Bijker(2020)는 이러한 플랫폼에 대한 비교 프레임워크를 제공하며, Shi 등(2019)은 보조제가 비생체 항원에 대한 반응을 어떻게 강화하고 형성하는지 설명합니다. 합리적 설계는 항원 자체를 정제합니다. 예를 들어, 바이러스 표면 단백질을 융합 전 형태로 안정화하여 보호 에피토프에 면역을 집중시킵니다.

Clinical relevance

플랫폼 선택은 백신의 실제적인 특성(보관 방법, 필요한 용량, 선호하는 면역 유형)의 많은 부분을 결정하며, 이것이 바로 백신 증거를 해석하는 데 플랫폼 이해가 중요한 이유입니다. 대규모 COVID-19 mRNA 백신 임상 시험(Polack et al., 2020; Baden et al., 2021)은 당시 새로운 플랫폼이 높은 측정 효능에 도달했음을 입증했습니다. 이 항목은 이러한 설계의 과학을 설명하며 예방 접종 권장 사항의 출처가 아닙니다.

History

백신 설계는 Jenner의 전체 병원체 접종에서 Pasteur의 약독화, 20세기 중반의 불활성화 및 생바이러스 백신, 그 다음 서브유닛 및 재조합 항원, 그리고 마지막으로 COVID-19 팬데믹 동안 허가를 받은 바이러스 벡터 및 mRNA 플랫폼으로 발전했습니다. 이는 Pollard와 Bijker(2020)에 의해 정리되었습니다.

Debates

핵산 및 벡터 플랫폼이 전통적인 전체 바이러스 백신을 대체하는가?

새로운 플랫폼은 속도와 유연성을 제공하며 SARS-CoV-2에 대해 매우 효과적임이 입증되었지만, 생백신 및 불활성화 백신은 일부 환경에서 이점을 유지하므로 이 분야에서는 플랫폼 선택을 확정된 것이 아니라 항원 및 상황 의존적인 것으로 간주합니다.

Key figures

• Andrew Pollard
• Stanley Plotkin

Seminal works

• pollard-bijker-2020
• shi-2019

Frequently asked questions

서브유닛 백신과 mRNA 백신의 차이점은 무엇인가요?

서브유닛 백신은 이미 만들어진 바이러스 단백질을 전달하는 반면, mRNA 백신은 수용자의 세포가 단백질을 만들도록 유전 정보를 전달합니다. 둘 다 동일한 항원을 제시하는 것을 목표로 하지만 다른 경로를 통해 도달합니다.

일부 백신에 보조제가 포함된 이유는 무엇인가요?

정제되거나 불활성화된 항원은 자체적으로 면역원성이 약한 경우가 많으므로, 면역 반응을 자극하고 형성하여 보호의 강도와 지속성을 향상시키기 위해 보조제가 추가됩니다.