생화학분자생물학회

T세포 면역과 immune imprinting 연구를 통한 백신접종 전략 제안

Translating T cell immunity and immune imprinting research into vaccination strategies against viral infections

노지윤

고려대학교 의과대학 감염내과

jynoh@korea.ac.kr

연구를 하게 된 계기, 에피소드

신종 감염병이 출현하여 유행하게 되면 병원에서는 감염내과 의사가 가장 바빠집니다. 불확실성이 많은 상황에서 의심 환자를 선별하고 환자 진료를 담당하며 병원 내 감염관리 및 전파 차단의 컨트롤 타워 역할을 하기 때문입니다. 문의 전화도 빗발치며 실시간 의사결정을 해야 합니다. 한편, 신종 감염병의 유행은 감염내과 의사에게 또 다른 연구의 계기가 되기도 합니다.  

전공의 4년차 때 고려의대 미생물학교실에서 박사과정을 시작했습니다. 당시 2009년 신종인플루엔자 팬데믹이 있었는데, 응급실 앞 컨테이너에서 몰려드는 환자 진료에 참여하고 국내에서 백신이 개발되어 접종이 시작되고나서 환자가 급감하는 것을 보면서, 감염병의 사회적 파급효과와 백신 개발의 의미를 실감했고 감염병 대응과 예방접종 정책으로 이어지는 인플루엔자와 호흡기바이러스 연구를 해야겠다고 생각했습니다.

전임발령을 받고 난 2년 뒤 2015년 메르스 유행은 산업체와 협력 연구를 하게 되는 계기가 되었습니다. 2021년 코로나19 팬데믹 때 KAIST 의과학대학원 신의철 교수님 연구실에서 방문교수로 1년간 지내면서 코로나19 백신면역 연구를 하였습니다. 국내 코로나19 백신 접종 시작, 방역 조치의 변화, 오미크론의 출현 등 팬데믹의 흐름 가운데에서 관련 연구를 진행하여 재미있고 보람있는 시간이었습니다. 

연구 내용

중화항체는 바이러스를 중화하여 세포 침입을 차단하여 바이러스 감염에 대한 방어에 가장 중요한 역할을 합니다. 따라서 중화항체 역가가 SARS-CoV-2 감염 예방과 중증 질환으로의 진행 위험 감소에 매우 중요하다는 점이 잘 알려져 있습니다. 하지만 SARS-CoV-2 감염이나 백신 접종 후, 항체 역가는 시간이 지나면서 점차 감소합니다. 그리고 SARS-CoV-2 변이는 계속 출현하며 여러 오미크론 하위변이로 진화하고 있습니다. 즉, 기존 감염이나 백신으로 유도된 중화항체의 역가 감소뿐 아니라 면역회피 변이바이러스의 출현으로 인해 항체에 의한 방어 효과가 떨어지게 됩니다. 그러나 기억 T세포가 충분히 유지될 경우, 바이러스가 세포에 침입해 감염을 일으킬 수는 있으나  기억 T세포 반응으로 바이러스 증식을 제한하고 중증 질환으로의 진행을 줄일 수 있습니다.

코로나19 mRNA 백신 2회, 3회 접종자와 SARS-CoV-2 감염 후 백신 접종자에서, 면역회피 변이주인 오미크론 스파이크 단백질에 대한 기억 T 세포 반응연구를 시행한 결과, 연구대상 그룹에서 오리지널 SARS-CoV-2 백신접종으로 유도된 기억 T 세포가 오미크론 스파이크 단백질에 잘 반응하고 polyfunctionality도 보존되어 있음을 확인했습니다. 이는 면역회피 변이주인 오미크론 바이러스에도 T 세포가 보존된 면역반응을 제공하여 고위험군에서 백신접종의 중요성을 시사하는 결과로 해석할 수 있습니다. 

젊은 성인이나 기저질환이 없는 사람은 SARS-CoV-2 감염 시 상대적으로 중증으로 진행할 위험이 낮지만, 고령자나 만성질환자, 면역저하자는 합병증 발생 등 중증 진행 위험이 높은 고위험군입니다. 본 연구를 통해 이와 같은 고위험군에서 적극적인 백신 접종의 필요성에 대한 근거를 추가할 수 있었습니다.   

중화항체와 비교하면, SARS-CoV-2 특이 기억 T 세포는 상대적으로 훨씬 오래 유지되고 변이가 생겨도 그 반응이 크게 회피되는 경우는 드뭅니다. 이런 이유로 최근에는 스파이크 단백질만을 표적으로 하는 기존 백신을 넘어, 보다 광범위한 T 세포 매개 방어를 유도하는 백신 개발도 이어지고 있습니다.

앞으로의 방향

한국연구재단 중견연구 지원을 받아 반복적인 백신 접종으로 항원에 반복적으로 노출될 때 각인된 면역에 의해 일어나는 면역반응 연구를 하고 있습니다. 대표적인 예가 매년 접종하는 인플루엔자 백신으로, 백신을 접종하는 사람의 나이, 기존에 형성된 면역, 어떤 인플루엔자 백신을 접종하는지(표준용량 백신, 고용량 백신, 면역증강제가 포함된 백신) 등 여러 요인에 따라 면역반응이 달라질 수 있습니다. 

특히 접종자의 연령에 따라 기존에 형성되어 있는 면역 수준이 다를 것으로 생각되며, 인플루엔자 백신을 접종했을 때 immune imprinting에 의해 다르게 나타나는 면역반응을 연구하고 있습니다. 이를 통해, 특히 노인과 같은 인플루엔자 고위험군 보호를 위한 백신접종 전략 수립에 기여하고자 합니다. 

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