Safety and immunogenicity of novel group A streptococcal peptide vaccines targeting cryptic epitopes (J8-K4S2 and P*17-K4S2): a first-in-human, double-blinded, phase 1 randomised controlled trial

수십 년 동안 과학자들은 '스트렙토코쿠스 피오제네스(Streptococcus pyogenes)', 즉 A군 연쇄상구균이라 불리는 흔한 박테리아가 인후염부터 생명을 위협하는 감염에 이르기까지 광범위한 질병을 유발한다는 사실을 알고 있었습니다. 항생제로 감염을 치료할 수는 있지만, 이 박테리아는 매년 수십만 명의 사망자를 발생시키고 생존자들에게 류마티스 심장병과 같은 심각한 자가면역 질환을 유발하며 여전히 전 세계적인 보건 위협으로 남아 있습니다. 백신 개발의 과제는 박테리아의 모든 변종에 공통적으로 존재하면서도, 실수로 신체의 면역 체계가 자신의 조직을 공격하게 만들지 않는 표적을 찾는 것이었습니다. 박테리아는 자신들의 가장 일관된 특징들을 구조 깊숙한 곳에 숨겨두어, 특별히 보여주지 않는 한 면역 체계로부터 보이지 않게 만듭니다. 본 연구는 이러한 숨겨진 부분들을 인식하도록 신체를 교육하는 새로운 접근 방식을 탐구하며, 세상에 존재하는 다양한 버전의 박테리아에 대항할 수 있는 방어 체계를 구축하는 것을 목표로 합니다.

캐나다와 호주의 연구 기관 소속 연구원들은 이 문제를 해결하기 위해 설계된 두 가지 새로운 백신 후보 물질에 대한 첫 번째 인체 임상 시험을 최근 실시했습니다. 30명의 건강한 성인 자원봉사자를 대상으로 진행된 이 연구는, 이 새로운 백신들이 안전한지, 그리고 면역 체계가 박테리아와 싸울 수 있도록 성공적으로 훈련시킬 수 있는지를 테스트했습니다. 백신은 박테리아 외각의 특정하고 숨겨진 구역을 나타내는 '펩타이드'라고 알려진 아주 작은 단백질 조각들로 만들어졌습니다. 이러한 구역들은 보통 신체에 의해 무시되기 때문에, 연구진은 이들을 면역 체계에 더 잘 보이게 만들기 위해 운반 단백질에 부착하고 반응을 촉진하는 물질을 혼합했습니다. 테스트된 두 백신은 약간 달랐는데, 하나는 12개의 아미노산으로 이루어진 박테리아 조각에 집중했고, 다른 하나는 20개의 아미노산 조각에 집중했지만, 두 가지 모두 면역 세포를 회피하기 위해 박테리아가 사용하는 무기를 무력화하도록 설계된 두 번째 구성 요소를 포함했습니다.

임상 시험은 더 큰 집단으로 넘어가기 전 안전성을 확보하기 위해 신중하게 구조화되었습니다. 첫 단계에서는 10명의 자원봉사자가 시차를 두고 한 명씩 백신을 접종받았으며, 이를 통해 의사들이 즉각적인 문제 발생 여부를 면밀히 관찰할 수 있도록 했습니다. 이 초기 안전 점검을 통과한 후, 나머지 20명의 자원봉사자는 두 가지 새로운 백신 중 하나를 받거나 비교 대상인 표준 광견병 백신을 받는 것으로 무작위 배정되었습니다. 연구가 완료될 때까지 참가자와 의료진 중 누구도 자신이 어떤 주사를 받았는지 알 수 없었습니다. 자원봉사자들은 6주 동안 세 번의 투여를 받았으며, 연구진은 부작 all side effect(부작용)를 추적하고 면역 체계가 어떻게 반응하는지 측정하기 위해 6개월 동안 모니터링했습니다.

결과는 두 가지 새로운 백신 모두 내약성이 좋은 것으로 나타났습니다. 가장 흔한 반응은 접종 부위의 통증, 피로, 두통과 같은 가볍고 일시적인 증상이었으며, 이는 새로운 백신을 받은 그룹과 광견병 백신을 받은 그룹에서 비슷한 비율로 나타났습니다. 백신과 관련된 심각한 이상 사례는 없었으며, 이 연구 유형에서 과학자들이 우려하는 자가면역성 심장 손상의 징후도 발견되지 않았습니다. 첫 단계의 한 자원봉사자에게 신장 질환이 발생했으나, 독립적인 안전 위원회의 철저한 검토 결과 백신 때문이 아닌 것으로 판명되었으며 해당 자원봉사자는 완전히 회복되었습니다. 이 연구는 백신이 인간 참가자들에게 위험한 심장이나 신장 문제를 일으키지 않았음을 확인했습니다.

안전성 외에도, 백신은 면역 체계를 자극하는 데 매우 효과적이었습니다. 접종 전, 자원봉사자들은 백신이 표적으로 삼는 특정 숨겨진 부분에 대한 항체 수치가 매우 낮았는데, 이는 이 부분들이 실제로 신체가 스스로 인지하기 어렵다는 것을 확인시켜 줍니다. 세 번의 투여 후, 새로운 백신을 받은 모든 사람은 표적에 대해 강력한 4배의 항체 증가를 보였습니다. 이 반응은 강력했으며 최소 6개월 동안 지속되었고, 항체 수준은 접종 전보다 유의미하게 높은 상태를 유지했습니다. 또한 백신은 박테리아의 방어 기제를 차단하도록 설계된 두 번째 구성 요소에 대해서도 성공적으로 반응을 유도했으나, 그 반응은 혼합물 내에 포함된 양이 적었기 때문에 다소 작았습니다.

결정적으로, 생성된 항체들은 단순히 주사에 사용된 작은 단백질 조각들에만 달라붙는 것이 아니라, 살아있는 전체 박테리아의 표면을 인식하고 결합할 수 있었습니다. 연구진은 접종된 자원봉사자의 혈액을 실제 세상에서 발견되는 서로 다른 두 가지 종류의 박테리아 균주에 노출시켜 이를 테스트했습니다. 백신을 맞은 사람들의 항체는 두 균주 모두에 강력하게 결합하였으며, 이는 백신이 단순히 실험실의 파편이 아니라 자연 상태의 박테리아를 인식하도록 면역 체계를 교육했음을 보여주었습니다. 이는 백신이 질병을 일으키는 다양한 버전의 박테리아에 대해 광범위한 보호를 제공할 잠재력이 있음을 시사합니다.

본 연구는 이 두 가지 백신 후보 물질이 인체에 안전하며, 박테리아를 직접 표적으로 하는 강력하고 지속적인 면역 반응을 생성할 수 있다고 결론짓습니다. 연구진은 향-후 연구에서 반응을 더욱 개선하기 위해 일부 구성 요소의 용량을 조정할 수 있다고 언급했으나, 현재의 결과는 앞으로 나아가기 위한 견고한 토대를 제공합니다. 이 결과는 인간의 면역 체계가 숨겨진, 보존된 형태의 A군 연쇄상구균을 안전하게 인식하도록 교육하는 것이 가능하다는 것을 보여주며, 이 지속적인 글로벌 위협으로부터 보호할 수 있는 백신을 향한 유망한 경로를 제시합니다.