▲ 면역증강 핵산나노입자의 HIV 대항 면역활성 전략 모식도 / 자가조립되는 지질핵산과 면역세포 활성화를 유도할 면역증강제로 구형의 나노입자를 제작하였다. 이 입자는 HIV 감염환자의 면역세포에 전달되어 면역세포의 활성화를 유도하고, 활성화된 면역세포에서 제 1형 인터페론과 인터페론 감마 등 사이토카인을 분비하여 바이러스를 제거하고 HIV의 잠복기를 전환(증상이 호전됨)시킨다.(그림설명 및 그림제공 : 부경대학교 곽민석 교수)   © 특허뉴스

한국연구재단은 부경대학교 곽민석 교수·영남대학교 진준오 교수 연구팀이 면역활성 유도 핵산나노입자를 개발했다고 17일 밝혔다.

인체면역결핍바이러스(HIV) 감염환자의 면역세포가 외부 침입물로 인식할 합성 핵산분자를 제작, 면역세포를 활성화시키고 감염된 세포를 제거한다는 전략이다.

인체면역결핍바이러스에 감염되면 면역체계가 손상되어 병원균 침입에 취약하다. 따라서 바이러스를 제거하며 손상된 면역체계를 회복하는 것이 중요한 과제이다.

연구팀은 구(球)형으로 자가조립될 수 있는 지질핵산염기에 면역세포를 활성화하는 면역증강 서열이 결합된 지질 DNA 분자들이 뭉치는 원리로 직경 약 14 나노미터(10억분의 1 미터)의 면역증강 핵산나노입자를 설계, 합성했다.

병원균이 가진 핵산 서열로 수용체가 인식하여 포유동물의 면역체계 활성화를 유도하는 물질인 CpG라는 특징적인 염기서열을 가진 핵산에 의해 활성화되는 면역세포 수용체를 이용했다. CpG에 의해 활성화된 항원제시세포가 T 림프구를 자극하여 감염을 막는다는 전략이다.

참고로, 항원제시세포(Antigen presenting cell)는 병원체의 특징(단백질 등 생체분자)을 면역계의 다른 세포들이 인식하도록 표면에 표시하는 면역세포(수지상세포, 대식세포)이고, T 림프구는 항원 제시 세포로부터 활성 유도되어 항원을 함유하고 있는 병원균을 선택적으로 사멸시켜는 면역세포이다.

면역세포를 자극할 CpG 염기서열을 가진 핵산에 지질이중막 구조의 세포막을 효과적으로 통과할 수 있도록 인공 지질구조를 더한 지질핵산 나노입자를 설계했다.

기존에도 CpG 면역증강제를 리포좀 등 약물전달체에 결합시킨 시도가 있었지만 효과적 전달이나 세포유입에 한계가 있었다.

연구팀이 만든 지질 핵산 나노입자는 자가조립 성질을 가져 약물전달체가 필요 없고 여러 지질 핵산이 마이셀 모양으로 응집한 작은 나노구조를 균일하게 만드는 것이 특징이라고 설명했다. 마이셀(Micelle) 모양은 미세상분리(micro-phase separation)에 의해 소수성 작용기는 소수성끼리, 친수성 작용기는 친수성끼리 뭉치려는 현상에 의해 만들어지며 일반적으로 구형의 모양이다.

인체면역결핍바이러스 감염 환자의 혈액을 이용해 이 나노입자의 면역세포 활성화 능력과 항바이러스 효과를 확인했다. 환자 혈액에 있는 백혈구의 활성을 유도하는 한편 바이러스에 대항하는 특화된 수지상세포를 자극하여 바이러스와 싸울 수 있는 사이토카인 단백질이 대량으로 분비될 수 있도록 한다는 것이다.

이 연구성과는 바이오 소재 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼스(Biomaterials)’에 8월 27일 게재(온라인)되었다.