배경: 스파이크 밖으로 넓힌 항원 설계

코로나19 백신 후보 CoV2-BMEPu가 마우스에서 오미크론 네 하위변이를 중화하는 항체 반응과 첫 접종 후 80일까지 지속된 CD8⁺ T세포 반응을 유도했다. 별도의 초기 계통 바이러스 감염시험에서는 접종한 마우스 5마리 모두 12일의 관찰 기간 동안 생존했다. Frontiers in Immunology에 발표된 전임상 연구로, 사람의 예방효과나 오미크론 감염에 대한 직접적인 보호효과를 확인한 결과는 아니다.

기존 스파이크 기반 백신은 중증·사망을 줄였지만, 바이러스 변이와 면역반응 감소에 대응해야 한다는 과제를 안고 있다. 연구팀은 회복기 환자 등의 면역학적 자료를 바탕으로 스파이크(S), 막단백질(M), 뉴클레오캡시드 단백질(N)의 항원 영역을 결합했다. 항체뿐 아니라 T세포가 인식하는 영역까지 포함해 면역반응의 폭을 넓히려는 접근이다.

핵심 발견: 80일째 교차중화와 CD8⁺ T세포 반응

후보 항원은 S 유래 10개, M 유래 2개, N 유래 3개 등 총 15개 항원 패치로 구성됐다. 여기에는 광범위 중화항체의 표적 부위와 겹치는 수용체 결합 도메인(RBD) 영역도 포함된다. 분비 신호서열과 삼량체화를 돕는 T4 피브리틴 폴드온을 붙이고, 이를 암호화한 mRNA를 지질 나노입자(LNP)에 담았다. 실제 세포 배양액에서는 삼량체뿐 아니라 단량체와 더 큰 올리고머도 관찰됐다.

면역원성 평가에는 암컷 C57BL/6 마우스를 군당 10마리 사용했다. 실험 0일과 28일에 각각 10 μg을 근육주사하고, 루시퍼레이스 mRNA를 담은 LNP를 대조군으로 삼았다. 첫 접종 후 80일, 즉 추가 접종 후 52일째 혈청은 오미크론 XBB.1.5, XBB.1.16, KP.3, JN.1을 교차중화했다. 바이러스 감염을 50% 억제하는 혈청 희석배수인 중화 역가(NT50)는 최대 약 1,000이었다. 모든 변이나 개체에서 같은 역가를 보였다는 뜻은 아니다.

세포성 면역은 38일과 80일에 시점별 군당 5마리에서 평가했다. 80일째에도 여러 기능 표지를 함께 나타내는 CD8⁺ T세포 반응이 유지됐고, 특히 S1과 N 펩타이드에 대한 반응이 두드러졌다. 반면 S·M·N 펩타이드 풀로 평가한 일반 CD4⁺ T세포 반응은 검출 한계 아래로 감소했다. 별도로 평가한 RBD 특이 CD4⁺ 반응은 두 시점 모두 검출됐다. 여포 보조 T세포(Tfh) 관련 반응은 급성기에 관찰돼, 80일째까지 지속된 CD8⁺ 반응과 구분해야 한다.

보호효과는 인간 ACE2를 발현하는 K18-hACE2 마우스에서 별도로 시험했다. 군당 5마리에 같은 접종 일정을 적용한 뒤 62일째 초기 계통 MAD6 바이러스 10만 플라크형성단위(PFU)를 비강 투여했다. 접종군 전원은 이후 12일간 생존했고 체중을 유지했다. 인산완충식염수(PBS)를 투여한 대조군은 감염 후 7일까지 모두 인도적 종료 기준에 도달했다.

의미와 전망: 보호효과의 범위와 남은 검증

접종군의 감염 후 12일째 폐에서는 감염성 바이러스가 검출되지 않았다. 다만 대조군 폐는 7일째 채취했고 바이러스 정량이 가능했던 개체도 3마리뿐이었다. 폐 바이러스와 염증 관련 유전자 발현 결과는 서로 다른 시점의 관찰이다. 복제 동역학의 완전 억제나 염증 감소 폭을 동시점 비교로 입증한 자료로 해석하기 어렵다.

사람 THP-1 세포에서 분화시킨 대식세포에서는 염증·항바이러스 관련 유전자 발현이 증가했다. 이 실험에는 빈 LNP 대조군이 없어 항원과 전달체의 기여를 분리하기 어렵다. 삼량체 설계가 특정 수용체를 직접 자극해 보호효과를 만들었다고 단정할 근거도 부족하다.

이번 결과는 여러 구조 단백질의 항원 영역을 단일 mRNA에 묶는 개발 전략을 뒷받침한다. 기존 백신보다 우월한지, 오미크론 감염도 막는지, 면역반응이 80일을 넘어 얼마나 유지되는지는 후속 비교시험과 인간 연구에서 확인해야 한다. 연구의 설계와 결과는 논문 전문에서 확인할 수 있다.