수십 년 동안 연구자들은 다양한 질병을 예방하거나 치료하기 위해 유전 기술의 힘을 활용하는 것을 꿈꿨습니다. 메신저 RNA (리보 핵산) 또는 mRNA로 알려진 인체 내 분자의 합성 버전이 그 약속을 지켰습니다.
그냥 방법 이 과학 사회 사상의 대부분은 오를 너무 높은 산이었다 과제를 발굴되게 작동하도록.
그러나 소수의 연구자들은 포기하지 않았습니다. 그들은 mRNA의 신비를 풀기 위해 수년을 보냈습니다 . 그런 다음 TV 용 영화처럼 치명적인 코로나 바이러스 전염병 으로부터 세상을 구하기 위해 제 시간에 코드를 해독했습니다 .
임무에 mRNA
mRNA 백신은 세포가 항원을 생산하고 신체 자체의 항체 생산 공장이 될 수 있도록하는 지침을 세포에 전달함으로써 작동합니다. 하지만이 기술을 더 잘 이해하고 COVID-19로부터 우리를 보호하기 위해 어떻게 사용되는지 이해하려면 먼저 단백질을 이해해야합니다.
단백질은 종종 생명의 구성 요소라고합니다. 그들은 신체 조직과 기관의 구조, 기능 및 조절에 필수적입니다. 인체의 모든 세포 에는 다양한 형태로 접히는 다양한 길이의 사슬을 만들기 위해 서로 붙어있는 여러 아미노산으로 구성된 수만 개의 별개의 단백질이 포함되어 있습니다. 단백질 모양은 단백질 기능 과 큰 관련이 있습니다 .
예를 들어, 일부는 성장, 발달, 신진 대사 및 번식과 같은 특정 생리적 과정을 조절합니다. 일부 단백질은 신체가 근육을 형성하고 독소를 파괴하며 소화 중에 음식물 입자를 분해하는 데 도움이되는 생물학적 촉매 역할을합니다. 다른 것들은 독소를 중화시키고 박테리아와 바이러스 병원체를 제거하는 데 도움이 되는 항체 로 면역 체계를 제공합니다 .
세포에는 아미노산 서열이 할당되므로 신체의 메신저 RNA 또는 mRNA를 통해 단백질의 기능을 알 수 있습니다.
이 과정을 스파이 임무라고 생각하십시오. mRNA는 특정 단백질을 만들기 위해 세포 지침을 전달합니다. 세포가 단백질을 생성하면 세포 는 지시 사항을 파괴 한 다음 특정 단백질을 생산하는 작업을 시작합니다.
mRNA 기술의 끝없는 가능성
몇몇 연구자들은 궁금해하기 시작했습니다. 과학이 신체에 전달 될 수있는 특정 코딩 서열을 가진 합성 mRNA를 개발하고 세포가 모든 유형의 단백질 (손상된 조직을 복구하는 성장 제, 희귀 질환을 치료하는 효소 또는 감염으로부터 보호하는 항체까지도.
1990 년, 위스콘신 대학 연구자들은 실제로 합성 mRNA를 만들어 실험실 마우스에서 테스트했습니다. 문제는 합성 mRNA가 쥐의 방어에 민감하고 암호화 된 메시지를 전달하기 위해 표적 세포에 도달하기 전에 파괴되었다는 것이 었다고 버밍엄에있는 앨라배마 대학의 의학 교수이자 백신 설계 전문가 인 Paul Goepfert 박사 는 말합니다 . 과학계의 많은 사람들은 이것을 치명적인 결함으로보고 다른 곳으로 관심을 돌 렸습니다.
그러나 펜실베니아 대학 연구원 인 Katalin Karikó 박사와 면역 학자 Drew Weissman 박사는 여전히 합성 mRNA가 가질 수있는 기회를 믿었습니다. 그들은 mRNA를 더 안정적으로 만드는 방법을 찾기 시작했습니다. 2005 년에 10 년간의 고된 연구 끝에 그들은 지질 나노 입자 또는 LPN 이라고하는 작은 지방 덩어리를 사용하여 합성 mRNA를 보호 할 수 있음을 발견했습니다 . 이것은 깨지기 쉬운 분자에 스텔스와 같은 특성을 부여하여 면역 체계의 레이더 외부로 이동할 수있게했습니다.
그 후 몇 년 동안 연구자들은이 새로운 기술을 사용하여 mRNA의 가능성을 탐구 할 것입니다. 2010 년, 매사추세츠 주 케임브리지에 기반을 둔 제약 및 생명 공학 회사 Moderna Inc.는 특히 mRNA 기반 백신 기술에 중점을두기 위해 설립되었습니다. "Moderna"라는 이름은 말 그대로 "modified"와 "RNA"라는 단어를 결합한 것입니다.
2008 년에 독일에 기반을 둔 BioNTech (Biopharmaceutical New Technologies의 약자)는 mRNA 기술을 사용하여 약제 학적 암 면역 요법 후보를 개발하기 위해 설립되었습니다. 2018 년,이 회사는 미국의 화이자와 제휴 . mRNA 기반 독감 백신 개발
그리고 전 세계가 전염병에 휩싸였습니다. 모든 연구자들은 코로나 바이러스 백신 개발을 위해 모든 노력을 기울이기 시작했습니다.
mRNA 백신은 어떻게 그렇게 빨리 승인을 받았습니까?
바이러스는 스스로 번식 할 수 없으며, 세포에 들어가 사람을 감염시키고 병에 걸리게하는 복제 과정을 시작하는 숙주가 필요합니다. mRNA 백신이 작동하려면 연구자들은 바이러스가 숙주로 사용하는 단백질을 알아야했습니다. 이를 위해 그들은 COVID-19의 유전 암호를 해독해야했습니다. COVID는 이전에 인간을 감염시킨 두 가지 다른 코로나 바이러스 인 MERS 및 SARS 와 유사하기 때문에이 프로세스가 단순화되었습니다 .
2020 년 12 월 31 일까지 중국이 폐렴 유사 바이러스 군집을 처음으로 인정했을 때 중국 연구자들은 이미 바이러스의 유전 암호 를 확인하기 위해 노력하고있었습니다 . 약 2 주 후인 2020 년 1 월 12 일, 그들은 유전자 염기 서열 데이터를 발표했습니다 . 이것은 모든 연구자들에게 백신으로 시작할 수있는 탄약을 제공했습니다.
"우리는 스파이크 단백질이 아킬레스 건이라는 것을 알고있었습니다."라고 Goepfert는 말합니다.
거기에서 백신 개발이 빠르게 진행되기 시작했습니다. "mRNA 백신은 매우 빠른 개발이 가능합니다. 그 측면에서 우리는 운이 좋았습니다."라고 Goepfert는 말합니다. "주일 후 Moderna와 Pfizer는 백신을 만들었습니다." 그런 다음 회사는 전통적인 백신을 개발하는 제약 회사보다 앞서서 동물 실험으로 빠르게 이동할 수 있었고 그 후 곧 인간 실험이 시작되었습니다.
mRNA 백신은 기존 백신만큼 효과적입니까?
Moderna와 Pfizer / BioNTech 백신은 모두 놀랍도록 잘 수행되고 있습니다. 연구에 따르면 화이자 또는 모더 나 백신의 전체 이중 용량은 각각 원래 바이러스에 대해 95 %와 94 %의 보호를 제공합니다.
그러나 모든 미국인의 절반 이 완전히 예방 접종을 받았습니다.
괴 퍼트는 "백신을 주저하는 이유 중 하나는 사람들이 [mRNA COVID 백신]이 너무 빨리 개발되었고 그렇게함으로써 안전성 평가를 건너 뛴다는 오해를 가지고 있기 때문입니다. 이는 전혀 사실이 아닙니다."라고 Goepfert는 말합니다.
"이 백신은 엄청난 수의 사람들을 대상으로 테스트되었으며 실제로 모든 제품에 대한 정상적인 안전 테스트를 거쳤습니다. 이제 비상 사용 승인을 받았으므로 우리는 실제로 우리가 가지고 있던 다른 어떤 제품보다 많은 수백만 개의 안전 데이터를 보유하고 있습니다. 백신. "
이 mRNA 백신은 면역 체계에서 여러 방어 수단을 유도하기 때문에 매우 잘 작동한다고 Goepfert는 말합니다. "그들은 감염되기 전에 바이러스를 제거 할 수 있기 때문에 창으로 생각하는 항체의 중화를 유도합니다. 그들은 세포를 더 효과적으로 활용하는 기능성 항체를 유도합니다. 그리고 그들은 T 세포 반응을 유도합니다. 킬러 세포 반응은 매우 중요합니다. T 세포는 심각한 질병과 사망을 예방하는 데 도움이됩니다. "
전통적인 백신은 또한 항체를 중화시키고 항체 반응을 유도하지만 "T 세포 반응도하지 않는다"고 그는 말했다.
mRNA 백신의 미래
그렇다면 mRNA 기술의 미래는 어떻게 될까요? 이것은 시작에 불과합니다. 실제로 2017 년 에는 HIV, 인플루엔자, 지카, 광견병을 포함한 여러 전염병에 대해 mRNA 백신을 테스트하기위한 두 가지 임상 실험 이 이미 진행 중이며 COVID-19가 발생했습니다.
Scott Kopetz, MD, Ph.D. 가 이끄는 MD Anderson의 팀 은 이미 2 상 임상 시험에서 대장 암에 mRNA를 사용 하여이 기술이 암 재발을 예방할 수 있는지 여부를 테스트하고 있습니다 .
"mRNA 백신은 거의 모든 병원체를 표적으로 삼는 데 사용될 수 있습니다."라고 Houston Methodist Research Institute의 RNA 치료 프로그램 의료 책임자 인 John Cooke, MD, Ph.D. 는 미국 의과 대학 협회 (Association of American Medical Colleges)의 언론 성명에서 말했습니다 . "면역 반응을 자극하는 특정 단백질에 대한 코드를 입력했습니다. 본질적으로 무제한입니다."
즉, 과학자들은 말라리아, 결핵, B 형 간염 및 낭포 성 섬유증과 같은 질병이 모두 mRNA 백신으로 미래에 예방 될 수 있다고 생각합니다.
"이 백신은 놀랍습니다."라고 Goepfert는 말합니다. "노년층에서도 그들은 정말 잘 작동합니다. 우리가 가지고있는 대부분의 백신에서는 이례적인 일입니다. 정말 놀랍습니다."
이제 굉장해
백신 개발에 관련된 모든 연구와 테스트 로 인해 백신이 일반 대중에게 제공 되려면 일반적으로 약 10 ~ 15 년이 걸립니다 . 그러나 우한에서 거의 1 년이 지난 지금까지 중국 관리들은 그들이 알려지지 않은 전염병과 싸우고 있다고 밝혔 으며, 2020 년 12 월 14 일 미국에서 임상 시험 외부에 제공된 최초의 COVID 백신이 투여되었습니다.
