LNP와 mRNA-LNP가 유도하는 서로 다른 면역세포 반응
백신 성분별 면역 반응을 구분하려면
메신저 RNA(mRNA)를 담은 지질나노입자(LNP)와 빈 LNP가 건강한 사람의 면역세포 배양 실험에서 서로 다른 반응을 유도했다. BNT162b2 백신 제형을 비교한 이번 연구에서는 LNP 성분이 주로 단핵구를 활성화한 반면, mRNA-LNP는 빈 LNP와 달리 B세포 활성화와 제2형 일반 수지상세포(cDC2) 반응을 유도한 것으로 나타났다.
mRNA-LNP 백신이 면역 반응을 일으킨다는 사실은 알려져 있지만, 어떤 면역세포가 반응하고 LNP와 mRNA가 각각 어떻게 기여하는지는 명확하지 않았다. 연구진은 건강한 사람의 말초혈액 단핵세포(PBMC)를 이용해 두 제형의 반응을 비교했다. 스펙트럼 유세포분석으로 세포군별 공자극 분자 발현 변화를 살피고, 다중 사이토카인 분석으로 배양액의 사이토카인 생성을 측정했다.
LNP와 mRNA-LNP가 만든 서로 다른 면역 지도
LNP 성분은 주로 단핵구를 활성화해 항원 제시 및 공자극 분자 발현을 높였다. 제1형 일반 수지상세포(cDC1)와 형질세포양 수지상세포(pDC)에서도 mRNA 유무와 무관하게 공자극 분자 발현이 유도됐다. 다만 초록은 이 두 수지상세포군에서 항원 제시 분자까지 증가했다고 보고하지는 않았다.
빈 LNP와 달리 mRNA-LNP는 B세포를 활성화하고 cDC2 반응을 유도했다. 이는 두 제형의 세포별 활성화 양상이 다르다는 결과다. 이 비교만으로 mRNA 단독의 효과나 두 성분의 면역 신호를 독립적으로 조절할 수 있다는 결론을 내리기는 어렵다.
사이토카인 반응에도 차이가 있었다. mRNA가 포함된 조건에서는 과립구·대식세포 집락자극인자(GM-CSF)와 인터루킨-10(IL-10) 생성이 증가했다. 반면 대표적인 염증성 사이토카인인 종양괴사인자 알파(TNF-α), 인터루킨-1베타(IL-1β), 인터루킨-6(IL-6)는 해당 배양 조건에서 유도되지 않았다. 연구진은 전체적인 사이토카인 생성이 비교적 적었으며 GM-CSF와 IL-10이 주를 이뤘다고 설명했다.
백신 설계에 주는 단서와 남은 과제
이 결과는 백신 성분에 대한 반응을 평가할 때 면역세포별 활성화와 사이토카인 생성을 함께 살펴볼 근거를 제공한다. 단핵구와 B세포에서 관찰된 단백질 발현 변화는 항원 제시와 림프구 간 소통을 뒷받침하는 반응으로 해석됐다.
다만 건강한 사람에게서 얻은 세포의 배양 실험이므로 접종자의 임상 효능이나 부작용을 직접 평가한 결과는 아니다. 일부 염증성 사이토카인이 유도되지 않았다는 관찰 역시 인체에서 염증이나 부작용이 없다는 뜻으로 해석할 수 없다. 제공된 초록에는 공여자 수, 처리 농도, 배양 시간, 변화량과 통계 결과가 없어 반응의 크기와 재현성을 구체적으로 판단하기 어렵다. 더 안전하거나 개인별로 최적화된 백신을 설계할 수 있는지는 후속 검증이 남아 있다.
출처: Vaccine 게재 논문의 서지정보와 초록.
BACKGROUND: While messenger RNA- RNA-lipid nanoparticle (mRNA-LNP) vaccines are known to be immunogenic, the specific innate immune cells activated and the distinct contributions of the LNP and mRNA to the immune response remain unclear. METHODS: Using spectral flow cytometry and a multiplex cytokine assay, we define the change in expression of co-stimulatory molecules in specific innate immune cell populations and cytokine production from healthy human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in response to LNP and mRNA-LNP. RESULTS: Our data reveal distinct activation profiles induced by the BNT162b2 vaccine formulation LNP and mRNA-LNP. The LNP component primarily activated monocytes, upregulating antigen presentation and costimulatory molecules, and also induced costimulatory molecule expression on type 1 conventional dendritic cells (cDC1) and plasmacytoid DCs (pDCs) independently of the presence of mRNA. The mRNA-LNP activated B cells in contrast to empty LNP and induced cDC2 responses. The presence of mRNA enhanced GM-CSF and IL-10 production in culture but did not induce classic proinflammatory cytokines like TNF-α, IL-1β, or IL-6. CONCLUSION: This study defines the innate immune responses induced by the BNT162b2 vaccine formulation LNP and mRNA-LNP. Upregulation of proteins that support antigen presentation and communication with lymphocytes on monocytes and B cells were reflective of LNP and mRNA-LNP stimulation. Cytokine production was relatively modest with GM-CSF and IL-10 predominating. These findings provide insights into the mechanisms underlying immune responses to mRNA-LNP vaccine components.
백신 제형을 비교하는 후속 연구에서는 단핵구·B세포·수지상세포의 활성화 지표와 GM-CSF·IL-10 생성을 함께 평가할 후보로 검토할 수 있다. 예를 들어 빈 LNP와 mRNA를 담은 제형을 나란히 시험하면, 특정 세포의 반응이 LNP만으로도 나타나는지 또는 mRNA가 포함된 조건에서 달라지는지 살펴볼 수 있다. 이번 연구는 이런 비교에 참고할 세포별 반응 양상을 제시했다. 다만 이 지표가 백신의 예방 효과나 부작용을 예측하는지는 검증되지 않았다. 관찰된 차이를 실제 제형 개선에 활용하려면 추가 실험과 인체에서의 확인이 뒤따라야 한다.