금속‑유기 나노입자를 통한 백신 효능 강화

금속‑유기 나노입자를 이용한 백신 강화

Vaccines work by safely exposing the body to pathogens, “teaching” the immune system how to react the day it meets the actual disease-causing virus or bacteria. The issue is that for the immune system to do so, it needs to be exposed to a minimum quantity of pathogens or fragments, which can sometimes be difficult.
백신은 몸을 병원체에 안전하게 노출시켜 면역 체계가 실제 질병을 일으키는 바이러스나 박테리아를 만나게 되는 날 어떻게 반응해야 하는지를 “학습”하도록 작동합니다. 문제는 면역 체계가 이를 수행하려면 최소량의 병원체 또는 그 조각에 노출되어야 하는데, 이는 때때로 어려울 수 있다는 점입니다.

For this reason, traditional vaccines use adjuvants like aluminum to boost the immune system’s reaction. However, these can cause unwanted side effects as they stimulate ALL immune reactions, not just the ones intended by the vaccine.

이러한 이유로 기존 백신은 알루미늄과 같은 보조제를 사용해 면역 반응을 강화합니다. 그러나 이러한 보조제는 백신이 목표로 하는 반응만이 아니라 모든 면역 반응을 자극하여 원치 않는 부작용을 일으킬 수 있습니다.

A research team from MIT might have found a solution to increase vaccine effectiveness by using a novel type of adjuvant leveraging nanotechnology. They used a nanoparticle called a metal organic framework (MOF) which acts as an adjuvant boosting a specific immune reaction instead of a generalized reaction like with classical adjuvants.

MIT 연구팀은 나노기술을 활용한 새로운 유형의 보조제를 사용해 백신 효능을 높이는 해결책을 찾은 것으로 보입니다. 이들은 금속‑유기 프레임워크(MOF)라는 나노입자를 사용했으며, 기존 보조제와 달리 일반적인 면역 반응이 아닌 특정 면역 반응을 강화하는 보조제 역할을 합니다.

The research involved Robert Langer, an MIT Institute professor, and Dan Barouch, a professor at Harvard Medical School.
이 연구에는 MIT 연구소 교수인 Robert Langer와 하버드 의대 교수인  Dan Barouch가 참여했습니다.

금속‑유기 나노입자는 어떻게 작동하는가

The published research paper explains that they used a MOF called ZIF-8, a zinc ion attached to four molecules of imidazole, an organic compound. This is the first time the mechanisms of how ZIF-8 works have been elucidated.
그들은 ZIF-8이라는 MOF를 사용했으며, 이는 아연 이온이 유기 화합물인 이미다졸 네 분자와 결합한 구조입니다. 이는 ZIF-8이 어떻게 작동하는지에 대한 메커니즘이 처음으로 규명된 사례입니다.

The researchers embedded  SARS‑CoV‑2 spike protein inside the structure of 100‑200 nm ZIF‑8 particles, with that size allowing it to be swallowed by macrophages or to enter lymph nodes. The MOF particles get broken down, delivering the viral protein straight to the immune system.

연구원들은 100‑200 nm 크기의 ZIF‑8 입자 구조 안에 SARS‑CoV‑2 스파이크 단백질을 삽입했으며, 이 크기로 인해 대식세포에 의해 삼키이거나 림프절로 들어갈 수 있습니다. MOF 입자는 분해되어 바이러스 단백질을 직접 면역 체계에 전달합니다.

출처: Science Advances

So, it essentially works by directing the viral particles to the immune system for detection instead of overstimulating the whole immune system to make it detect the viral particles in the bloodstream. Targeting viral particles created a very specific dose‑dependent response to the COVID protein and a larger reaction than the protein without the MOF.

따라서 이 방법은 혈류에서 바이러스 입자를 감지하도록 전체 면역 체계를 과도하게 자극하는 대신, 바이러스 입자를 면역 체계가 탐지하도록 유도하는 방식으로 작동합니다. 바이러스 입자를 표적화함으로써 COVID 단백질에 대한 매우 구체적인 용량 의존적 반응과, MOF가 없는 단백질보다 더 큰 반응을 일으켰습니다.

What makes it especially useful is that it mimics how the body builds immunity against the virus, with the digested virus being broken down in pieces and memorized for creating long‑term immunity. So, from the immune system’s point of view, there is little difference between a ZIF‑8 particle and a real viral particle.

특히 유용한 점은 이 방법이 몸이 바이러스에 대한 면역을 구축하는 방식을 모방한다는 것입니다. 소화된 바이러스는 조각으로 분해되어 장기 기억을 형성함으로써 장기 면역을 생성합니다. 따라서 면역 체계 입장에서는 ZIF‑8 입자와 실제 바이러스 입자 사이에 큰 차이가 없습니다.

출처: Science Advances

금속‑유기 나노입자와 MOF 백신의 향후 전망

The discovery of how to use MOF without an adjuvant opened the way to an entirely new generation of vaccines that might be safer and more efficient.
보조제 없이 MOF를 활용하는 방법을 발견함으로써 보다 안전하고 효율적인 완전히 새로운 세대의 백신 개발 길이 열렸습니다.

Another advantage is that such vaccines using subunits of proteins are cheaper and easier to manufacture than RNA vaccines. So this could keep traditional vaccine designs competitive even against the new waves of mRNA vaccines in development.

또 다른 장점은 단백질 서브유닛을 이용한 이러한 백신이 RNA 백신보다 비용이 저렴하고 제조가 용이하다는 점입니다. 따라서 전통적인 백신 설계가 개발 중인 새로운 mRNA 백신 흐름에도 경쟁력을 유지할 수 있습니다.

The next step will be to do further tests to ensure the safety of ZIF‑8 now that it has been proven that it can boost vaccine effects. Procedures for mass manufacturing at cost will also need to be developed.

다음 단계는 ZIF‑8이 백신 효과를 증강시킬 수 있음이 입증된 만큼, 그 안전성을 확인하기 위한 추가 테스트를 진행하는 것입니다. 또한 비용 효율적인 대량 생산 절차도 개발되어야 합니다.

Another possibility is that ZIF‑8 is not the end point of MOF‑based vaccines. Similar nanoparticles could display an even stronger immune effect, a better safety profile, or be easier & cheaper to mass manufacture.

또 다른 가능성은 ZIF‑8이 MOF 기반 백신의 최종 단계가 아닐 수도 있다는 점입니다. 유사한 나노입자는 더욱 강력한 면역 효과, 더 나은 안전성 프로파일, 혹은 대량 생산이 더 쉽고 저렴할 수 있습니다.

백신 기업 주식

1. Merck

While it was beaten in total revenues in the last few years by COVID‑19 vaccine companies, Merck still held the #1 spot of non‑COVID‑19 vaccine sellers. Among its best sellers is the anti‑HPV (Human Papillomavirus) vaccine Gardasil, bringing $8.8B in 2023, and explosive revenue growth in the last 3 years.

최근 몇 년간 COVID‑19 백신 기업들에게 총 매출에서 뒤처졌음에도 불구하고, Merck는 비‑COVID‑19 백신 판매 부문에서 여전히 1위 자리를 차지하고 있습니다. 주요 판매 제품 중 하나는 HPV(인유두종바이러스) 백신인 Gardasil이며, 2023년에 88억 달러를 기록했고 지난 3년간 폭발적인 매출 성장을 보였습니다.

출처: Merck

The company is also looking to launch a new pneumococcal vaccine with a PDUFA date set for its V116 vaccine in 2024년 6월 and 5 other vaccines in the R&D pipeline.

회사 역시 2024년 6월에 V116 백신에 대한 PDUFA 일정을 잡은 새로운 폐렴구균 백신과 연구개발 파이프라인에 있는 5개의 다른 백신을 출시하려 하고 있습니다.

출처: Merck

Improving the efficiency of vaccines and reducing the need for adjuvants that can cause side effects will be of great interest to companies like Merck, which had to regularly deal with controversy over its vaccines, which may cause some rare diseases, including Gardasil.

백신 효율성을 향상시키고 부작용을 일으킬 수 있는 보조제의 필요성을 줄이는 것은 Merck와 같이 백신에 대한 논란을 정기적으로 겪어온 기업에게 큰 관심사입니다. 특히 Gardasil과 같은 백신이 드물게 질병을 유발할 수 있다는 논란이 있습니다.

So, while mRNA vaccines have been all the rage due to the pandemic, more traditional protein‑based designs are far from over and can be massively profitable.
따라서 팬데믹으로 mRNA 백신이 큰 인기를 끌었지만, 전통적인 단백질 기반 설계는 아직 끝나지 않았으며 여전히 막대한 수익을 창출할 수 있습니다.

2. GSK

GSK is another heavyweight in vaccine production , notably with an advanced 5-in-1 meningococcal vaccine (for meningitis) that brought 1.1B in revenues in 2022, even if it is still yet to be approved for the US market.

GSK는 백신 생산 분야의 또 다른 거대 기업으로, 특히 2022년에 11억 달러의 매출을 올린 고도화된 5‑in‑1 수막염 백신(뇌수막염용)으로, 아직 미국 시장 승인을 받지는 않았지만이 주목받고 있습니다.

The company is also working on expanding its vaccine offer. Its RSV vaccine targeting 50-59-year-old adults has been approved in 2024년 1월, and is the first to be available for this population.

또한 회사는 백신 라인업 확대에 힘쓰고 있습니다. 50‑59세 성인을 대상으로 하는 RSV 백신이 2024년 1월에 승인되었으며, 이 연령대에 최초로 제공되는 백신입니다.

• Shingles.
• Influenza.
• Meningococcal diseases.
• Pneumococcal diseases.
• Hepatitis B
• Herpex simplex virus

• 대상포진.
• 인플루엔자.
• 수막구균 질환.
• 폐렴구균 질환.
• B형 간염
• 단순 포진 바이러스

GSK expects the vaccine category to keep growing at a “High-single-digit % CAGR”.

GSK는 백신 부문이 연간 고단일자리 수 퍼센트의 복합 연간 성장률(CAGR)로 계속 성장할 것으로 예상합니다.

GSK’s focus on infectious diseases, through vaccines and new antibiotics, answers a pressing need in the context of rising antibiotic resistance and new epidemics. It is also the provider of adjutes or manufacturing services to other companies’ vaccines, which puts it in a prime position to benefit from improvements in classical vaccines and manufacture them at scale.

GSK는 백신과 신형 항생제를 통한 감염병에 집중함으로써 항생제 내성 증가와 새로운 전염병 상황에서 긴급한 수요에 대응하고 있습니다. 또한 다른 기업의 백신에 보조제나 제조 서비스를 제공하고 있어, 기존 백신의 개선으로부터 이익을 얻고 대규모 생산을 할 수 있는 유리한 위치에 있습니다.

3. Sanofi

Sanofi (SNW.DE ) (SNY ) is another large leader in the vaccine market, with a strong presence in the yearly flu vaccine. It is also a leader in overall immunology, notably thanks to Duxipent, an anti-allergic therapy.

Sanofi는 연간 독감 백신에서 강력한 입지를 가지고 있는 백신 시장의 또 다른 대형 리더입니다. 또한 Duxipent와 같은 항알레르기 치료제로 전반적인 면역학 분야에서도 선두를 달리고 있습니다.

출처: Sanofi Vaccines Investor Event

Sanofi’s R&D efforts rely on both traditional vaccine technologies and mRNA vaccines. By 2025, it expects to present at least 5 “best-in-class” new vaccine candidates in phase 3 of clinical trials.

Sanofi의 연구개발은 전통적인 백신 기술과 mRNA 백신을 모두 활용하고 있습니다. 2025년까지 최소 5개의 ‘최고 수준’ 신규 백신 후보를 임상 3상에 진입시킬 것으로 기대하고 있습니다.

As a result, the company expects its vaccine sales to grow to as much as $10B+ by 2030, mostly from a continuous lead in influenza, and growth in RSV, Pneumococcal, and new mRNA markets.

그 결과, 회사는 2030년까지 백신 매출이 100억 달러 이상으로 성장할 것으로 예상하며, 이는 주로 인플루엔자에서 지속적인 선두를 유지하고 RSV, 폐렴구균, 그리고 새로운 mRNA 시장에서의 성장에 기인합니다.

It is also working on innovative immunology technology platforms, like antibody‑drug conjugate, SYNTHORIN, and leveraging the body’s Natural Killer (NK) cells, as well as combining these with AI and genomic research.

또한 항체‑약물 접합체, SYNTHORIN, 그리고 인체의 자연 살해(NK) 세포를 활용하는 혁신적인 면역 기술 플랫폼을 개발 중이며, 이를 AI와 유전체 연구와 결합하고 있습니다.

출처: Sanofi

Sanofi is expanding in areas where vaccines tend to underperform, like infants with an immature immune system. And it is also looking to expand vaccines’ potential, notably by targeting acne.

Sanofi는 면역 체계가 미성숙한 영유아와 같이 백신 효능이 낮은 분야로 사업을 확대하고 있습니다. 또한 여드름을 표적화하는 등 백신의 잠재력을 확장하려는 노력도 진행 중입니다.

Improvement in efficiency, like using MOF to create a strong immune response, could be a new path for the company to deliver even better medical performance, especially for diseases or situations where vaccines have historically failed to perform adequately.

MOF를 활용해 강력한 면역 반응을 유도하는 등 효율성 향상은, 특히 과거에 백신이 충분히 효과를 발휘하지 못했던 질병이나 상황에서, 회사가 더욱 뛰어난 의료 성과를 제공할 수 있는 새로운 길이 될 수 있습니다.