다중 mRNA 백신, 세포 기반 역가시험에서 항원 발현 억제 관찰
다중 mRNA 백신과 항원 발현의 간섭
인간 세포를 이용한 역가시험에서 다중 mRNA 제형의 항원 발현이 용량을 맞춘 단일 제형보다 낮아지는 현상이 관찰됐다. 메신저 RNA(mRNA) 백신은 감염병 예방에 활용되고 있지만, 바이러스의 다양성에 대응하려면 여러 항원을 포함하는 다가 백신과 혼합 백신도 검토해야 한다. 여러 종류의 mRNA를 함께 구성했을 때 목표 단백질의 번역이 서로 간섭받을 가능성은 품질평가에서도 살펴볼 문제다. 여기서 역가는 세포 시험에서 평가하는 생물학적 활성을 뜻하며, 사람의 감염 예방효과와는 구분된다.
질량분석과 항체 기반 분석으로 확인한 발현 억제
연구진은 인간 세포에 mRNA를 도입한 뒤 액체 크로마토그래피–탠덤 질량분석(LC-MS/MS)으로 항원 단백질을 분석했다. 다중 제형에서는 용량을 맞춘 단일 제형과 비교해 항원 단백질의 번역이 억제됐다. 웨스턴 블롯과 유형 특이적 항체를 이용한 세포 내 면역염색에서도 발현 억제를 확인했다.
같은 시험에서 추가 시료 전처리 없이 얻은 LC-MS/MS 단백질체 데이터는 숙주 세포의 반응도 보여줬다. 고용량 mRNA를 도입한 세포에서는 전반적인 번역 능력 저하를 시사하는 단백질체 변화가 나타났다. 다만 이 결과만으로 발현 억제의 구체적인 분자 기전이 규명됐다고 보기는 어렵다. 제공된 초록에는 세포주, 항원 종류, mRNA 용량, 발현 감소율과 통계 수치가 제시되지 않아 억제의 크기나 적용 범위는 판단하기 어렵다.
다중 제형에 맞춘 역가평가와 용량 검토
이번 연구는 LC-MS/MS가 항체에 의존하지 않는 역가시험의 대안이 될 수 있음을 보여줬다. 이는 백신의 임상 예방효능을 정량화했다는 의미가 아니라, 세포에서 만들어지는 항원 단백질을 평가하는 방법에 관한 결과다.
연구진은 다중 mRNA 제형을 평가할 때 세포 기반 시험을 신중하게 설계하고, 다중 제형에 맞는 기준물질과 mRNA 용량 최적화를 검토해야 한다고 제안했다. 단일 제형에서 얻은 발현 결과가 다중 제형에서도 그대로 유지되는지 확인하는 일이 품질평가의 과제로 떠오른 셈이다. 이 세포 시험 결과만으로 접종자의 면역반응이나 백신의 안전성·예방효능 변화를 판단할 수는 없다.
출처: Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 논문 초록
Messenger RNA (mRNA) vaccines are highly effective against infectious diseases, but viral diversity has underscored the necessity for multivalent and combination vaccines. We hypothesize there could be interference of target protein translation in multivalent mRNA vaccines in cell-based assays used for potency testing. Following transfection into human cells, we observed that antigen protein translation is inhibited in multivalent formulations compared to their dose-matched monovalent counterparts using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Inhibited expression was further validated using Western blot and intra-cellular immunostaining with type-specific antibodies. Beyond direct antigen-specific analysis, LC-MS/MS proteomics data from the same assay without additional sample preparation provided a broad view of host cell responses, revealing proteome-level changes indicative of impaired global translation capacity in cells transfected with high dose mRNA(s). To the best of our knowledge, we report for the first time in literature that antagonistic interactions among mRNA constructs can reduce protein expression in multivalent drug products. Our study also demonstrates that LC-MS/MS is a viable alternative for potency testing without dependence on antibodies. These findings highlight the need for careful cell-based assay design, multivalent drug product reference standards for potency assessment, and deliberate mRNA dose optimization in multivalent formulations.
다중 mRNA 백신 개발자는 각 mRNA를 따로 시험한 결과와 최종 혼합 제형의 항원 발현을 비교해 품질평가 조건을 검토할 수 있다. 예를 들어 용량을 맞춘 단일 제형과 다중 제형에서 항원 발현이 다르게 나타난다면, 다중 제형에 맞는 기준물질과 시험 조건을 검토하고 mRNA 용량을 조정하며 발현 변화를 비교하는 접근이 가능하다. LC-MS/MS는 항체에 의존하지 않는 역가평가 대안으로 제시됐다. 다만 제공된 초록만으로 개별 제품에 적용할 최적 용량이나 시험 기준을 정할 수는 없으며, 이러한 평가가 임상 안전성이나 예방효능 개선을 입증하는 것도 아니다.