WO2021040439A1

WO2021040439A1 - 신규한 핵산을 기반으로 하는 인플루엔자 백신 조성물

Info

Publication number: WO2021040439A1
Application number: PCT/KR2020/011510
Authority: WO
Inventors: 김미현; 신진수; 김동호; 김의호; 강명수; 장예진
Original assignee: 주식회사 엔에이백신연구소; 한국화학연구원
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2021-03-04
Also published as: KR102654379B1; CN114746114A; US20220175909A1; EP4023244A4; EP4023244A1; KR20210027168A

Abstract

본 발명은 면역강화제 및 항원 포집의 이중 기능을 갖는 신규한 리보핵산을 기반으로 하는 인플루엔자 백신 조성물에 관한 것이다.

Description

신규한 핵산을 기반으로 하는 인플루엔자 백신 조성물

본 발명은 아쥬번트 및 항원 포집의 이중 기능을 갖는 신규한 리보핵산을 기반으로 하는 인플루엔자 백신 조성물에 관한 것이다.

구체적으로, 본 발명은 신규한 혼합 구조 리보핵산(hsRNA)의 아쥬번트에 인플루엔자 항원을 수용한 백신 조성물 및 그의 인플루엔자 바이러스 감염 예방 또는 치료 용도를 기술한다. 상기 신규한 혼합 구조 리보핵산(hsRNA)은 생체내에서 비장 수지상 세포 활성화 분석을 통해 선택된 것으로서 특정한 길이 또는 서열로 정의될 수 있다. 상기 혼합 구조 리보핵산에 인플루엔자 항원, 예를 들어, 인플루엔자 전바이러스 항원 또는 표면 항원을 탑재한 백신 조성물을 체내 투여시 (예컨대 비강 전달), 치명적인 감염으로 부터 개체의 사망을 효과적으로 보호할 수 있다.

A) 인플루엔자 바이러스

인플루엔자 바이러스 (IV)는 10~13종류의 단백질을 발현하는 단일 음성 가닥의 8개 RNA 분절로 구성된 바이러스 (single-stranded, negative-sense RNA virus)로 Orthomyxoviridae 패밀리 (family)에 속한다. 바이러스 표면에 부착된 구조 단백질인 핵항원 (nucleoprotein, NP)과 기질(matrix, M) 단백질이 야기하는 항원성에 따라 A형과 B형, C형으로 분류되며 사람에게는 주로 A형과 B형이 병원성을 가지는 것으로 알려져 있다. A형은 사람뿐만 아니라 돼지 및 조류도 감염시킬 수 있다. B형은 사람이 유일한 숙주이다.

인플루엔자 바이러스는 두 표면 당단백질 (표면 항원)인 혈구응집소(hemagglutinin) 및 뉴라미니다제 (neuraminidase)로 구성되어 있다. 인플루엔자 바이러스는 숙주세포의 수용체 (Sialic acid, 시알릭산)에 결합하는 항원성 돌기인 혈구응집소(헤마글루티닌)과, 시알릭산에 결합한 바이러스를 세포내로 유리시키기 위하여 시알릭산을 절단하는 뉴라미니다제의 종류와 조합에 따라 각각의 아형 (subtype)으로 나뉜다. 이러한 아형은 주로 A형 인플루엔자를 중심으로 구분하는데 현재 H1~H18까지 18가지의 헤마글루티닌, N1~N11의 11가지 뉴라미니다제가 발견되어 이들을 조합하면 이론적으로는 198가지 아형 A형 인플루엔자가 조합할 수 있다. B형 인플루엔자 바이러스는 항원 형에 따라서 빅토리아 (Victoria)와 야마가타 (Yamagata) 두 가지 계통으로 나뉜다.

인플루엔자는 RNA 바이러스의 전형적인 성질대로 항원변이가 거의 매년 조금씩 또는 격변하게 일어나는 특징을 가지고 있다. 항원 소변이는 A, B형 인플루엔자를 중심으로 거의 매년 일어나기 때문에 계절성 인플루엔자 유행 (seasonal epidemic)의 원인이 된다. 따라서 바이러스 유행정보를 종합하여 세계보건기구(WHO)에서 매년 2월 무렵 당해 절기 백신 권장주를 결정하여 발표한다. 항원 소변이 (antigenic drift)는 같은 아형내에서의 점돌연변이 (point mutation)로, 근소한 항원변이를 통해 항원성이 약간 변한 새로운 헤마글루티닌 또는 뉴라미니다제로 교체되는 현상이고, 항원 대변이 (antigenic shift)는 H3N2 →H2N2처럼 아형이 바뀌게 하여 새로운 바이러스가 만드는 것이다. 이러한 두가지 변이외에도 계태아(embryonated egg)에서 배양하는 경우 변이가 생기는 경우가 있어 항원성에 차이를 야기할 수가 있는데 세포배양에서는 이러한 변이가 발견되지 않아 포유동물 세포에서 배양한 바이러스를 이용한 백신에 선호하고 있다.

헤마글루티닌과 뉴라미니다제 표면항원 중에 특히 헤마글루티닌에 대한 면역이 인플루엔자 예방 및 병의 중증도와 관련된다. 따라서 인플루엔자 백신의 가장 중요한 구성요소는 헤마글루티닌으로 이에 대해 체내에서 생성된 중화항체가 인플루엔자 바이러스 감염 예방에 결정적 역할을 하게 된다.

1918년 A형 인간 인플루엔자 바이러스(H1N1)는 조류로부터 사람과 돼지에게 전파되면서 대유행을 일으켰고, 1957년 인간 A형 인플루엔자(H2N2)가 출현하였다. 1977년에 인간 A형 인플루엔자(H1N1)가 다시 출현하였고, 1968년에 출현한 인간 A형 인플루엔자(H3N2)와 함께 계절 인플루엔자의 주요원인 바이러스가 되었다. 2009년 4월 이후 전 세계적으로 유행하고 있는 신종 인플루엔자 바이러스(pandemic influenza H1N1 2009)는 유전자 재조합으로 항원 대변이가 일어나 새롭게 만들어진 인플루엔자 바이러스이다.

B) 인플루엔자 백신

인플루엔자 백신은 항원 소변이와 1년 미만인 효과지속기간 때문에 매년 접종해야 한다. 예방접종 권장 시기는 인플루엔자 유행시기(12월~다음 해 4월)와 예방 접종 효과 지속기간(평균 6개월) 등을 고려하여 매년 10~12월로 지정되어 있다.

현재의 인플루엔자 백신에는 비활성화 사백신과 약독화 생백신 (live attenuated influenza vaccine, LAIV)이 있으며, (비활성화) 사백신은 유정란(부화란)에서 배양한 바이러스를 포르말린 등으로 비활성화시켜서 만들거나 세포배양에서 바이러스를 증식하여 불활성화하여 표면항원을 수확하여 백신항원으로 근육내로 (i.m.) 주사한다. 생백신은 비강 내로 분사하여 투여한다.

사백신은 바이러스 전체를 사용하는 전바이러스백신(whole virus vaccine), 에테르 등으로 바이러스 외피(envelope)를 탈착하여 분할 백신(split vaccine, subvirion), 헤마글루티닌과 뉴라미니다제 성분을 정제한 아단위 백신(subunit vaccine)등이 있다. 헤마글루티닌과 뉴라미니다제는 중화항체 반응을 직접 유발시키는 항원들이며, 헤마글루티닌이 주요 중화항원이다. 전바이러스 백신은 소아에서 부작용을 유발하므로 현재 국내를 비롯하여 세계적으로 잘 사용되지 않으며, 일부 국가에서만 이용되는 실정이다. 반면, 분할백신이나 아단위 백신과 같은 성분백신은 매우 안전하며 효과가 인정되어 가장 많이 사용되고 있다.

이외에 면역반응을 증강시키기 위하여 MF-59와 같은 면역보강제(아쥬번트)가 포함된 백신이나 바이러스 유사 형태의 소포를 형성하는 virosome 백신 등이 개발되어 일부 국가에서 사용되고 있다. 특히 예방 또는 치료목적으로 인플루엔자 바이러스 감염을 대한 충분한 정도의 면역 방어기능을 제공하기 위해서는 강력하고 안전한 아쥬번트를 백신에 포함시키는 것이 요구된다.

자연감염이나 백신을 통하여 얻어진 특정 아형 또는 인플루엔자 바이러스에 대한 항체는 다른 형이나 아형의 인플루엔자바이러스에 보호 항체를 대개는 형성하지 못하며, 한 가지 항원내의 새로운 변이(variant)에 대해서도 충분한 면역원성을 나타내지 못하는 문제점들이 있다.

인플루엔자 바이러스는 해마다 크고 작은 변이를 일으키기 때문에 매년 유행주가 변하게 되고, 따라서 전년에 접종한 백신으로 인한 보호 효과를 기대하기 어렵기 때문에 해마다 접종해야 하는 어려움이 있다.

인플루엔자 사백신의 경우에는 개발 단계에서 새로운 후보 물질의 평가에 마우스를 면역시킨 후 바이러스로 공격하여 생존율로써 후보 백신의 효과 여부 및 역가를 평가하기도 하지만, 실제로는 백신에 포함된 여러 가지 바이러스 단백질 항원중 주로 HA (헤마글루티닌 또는 혈구응집소)의 함량으로 역가를 평가한다. 지금은 주로 각 아형당 HA 15 ug를 포함하도록 제조하는 것이 일반적이다. 백신의 효력시험자료는 감수성 있는 동물에서의 면역 후 공격시험(Challenge test)을 통한다. 방어여부를 확인할 수 있는 자료를 제출하거나 이와 동등한 방어여부를 확인할 수 있는 자료를 제출하여야 한다.

백신의 비임상 면역원성 연구에서는 접종한 실험동물에서 유발된 체액 면역 및 세포매개 면역 등의 적절한 면역반응을 평가해야 한다. 평가는 유발된 면역반응에 따라 혈청양전율 (seroconversion), 항체의 기하평균값(geometric mean titer,GMT)가 또는 세포매개성 면역 등을 통해 이루어진다. 인플루엔자 백신의 비임상 면역원성 검사에는 주로 실험동물에서 혈구응집소억제 (Hemagglutinination Inhibition, HI) 항체(역)가로 평가한다. 즉, 사백신 접종 후 혈청의 HI 항체역가가 1:40 이상이면 인플루엔자에 걸릴 위험이 감소하는 것으로 알려져 있으나 절대적인 것은 아니다. HI 항체역가가 1:15-1:65인 경우에 50%의 대상자에서 질환이 예방될 수 있으며 역가가 증가하면 예방율도 증가한다는 것을 시사되어 있다 (Hobson D et al, Journal of Hygiene 70:767-777,1972) (de Jong JC et al, Developmental Biology.115:63-73, 2003). 백신 역가를 측정하는 방법으로는 양전율과 GMT가 이용되고 있다(Committee for Proprietary Medicinal Products (CPMP). Note for guidance on harmonisation of requirements for influenza vaccines. CPMP/BWP/214/96. The European Agency for the Evaluation of Medicinal Products (EMEA), March 1997) (Treanor J et al, Vaccine.20:1099-1105, 2002). 그 외에도 면역반응의 기능과 관련이 있는 중화 항체가도 평가하여야 하며, 약독화 생백신의 경우에는 점막의 분비형 항체, 세포매개성 면역 등에 대한 평가도 필요하다. 인플루엔자 생백신은 접종 후에 생성되는 면역 반응에 있어서 사백신과 큰 차이가 있을 수 있다. 왜냐하면 생백신의 경우 사백신에 비해서 혈청 HI 항체가는 낮은 대신 점막으로 분비되는 분비형 항체 및 세포매개성 면역 반응은 더 많이 유도되기 때문이다. 그러므로 접종 후 생성되는 HI 항체가로서 백신의 효능을 예측할 수 없다.

현재 사용되는 계절성 인플루엔자 백신은 백신에 사용된 바이러스주에 대해서만 방어 면역을 제공하므로, 다양한 아형에 걸쳐 충분한 정도의 교차 방어 면역을 제공할 수 있는 경제적이고 효과적인 인플루엔자 백신이 개발이 요구되고 있다. 교차 면역 기능을 가지는 범용 백신을 개발하기 위해서는 항원 변이가 최소한인 항원을 사용하거나 점막 면역을 자극하는 방식이 필요하다. 항원변이가 낮은 HA의 HA2 도메인을 하나 이상을 중첩하여 백신항원으로 사용하는 경우도 있다(한국 등록특허 10-1637955).

C) 인플루엔자 점막 백신

비경구, 비강 내로 투여되는 백신들은 하부 호흡기까지 침투하여 항-헤마글루티닌 IgG 항체를 유도함으로써 작용한다. 점막 면역의 핵심 항체인 IgA와 혈청 IgG 모두가 인플루엔자 바이러스에 대한 면역에 관여하는데 특히 비강을 통해 점막 면역이 자극 되면 효과적으로 상기도 감염을 막을 수 있다 (Clements M.L. et al, J. Clinical Microbiology 24, 157~160, 1986). 더욱이 마우스에 있어서, 인플루엔자 감염에 대한 방어에 있어 호흡기 IgA가 중요한 역할을 한다. 인플루엔자에 대한 국소 호흡기 IgA의 반응을 자극하는 장점은, 국소 호흡기 IgA 반응이 혈청 반응보다 더 광범위한 방어면역을 나타내어, 백신 항원과 다른 헤마글루티닌 분자들을 갖는 바이러스에 대해서도 교차-방어능을 제공할 수 있다는 점이다. 따라서, 국소 분비기관 및 혈청에서 항-헤마글루티닌 반응을 모두 유도하는 인플루엔자 백신은 현재의 백신보다 우수한 면역을 제공하게 된다. 이에 반해 비경구적 백신 주사(근육주사, 피하주사 등)는 별도의 점막 노출(즉 감염)이 없다면 국소 항체 생성을 유도하는 데에는 효과가 없다. 즉, 점막의 면역계를 자극하기 위해서는 백신을 점막표면에 국소적으로 적용해야만 한다.

인플루엔자 백신을 비강 내 분사나 점적과 같은 점막을 통한 투여가 전통적인 비경구적 방법인 근육 내, 피하 또는 정맥 내 투여에 비해 제공하는 장점 중에 가장 주목할 점은, 호흡기관의 국소 점막 면역계를 더욱 효과적으로 자극한다는 점과, 바늘에 대한 거부감과 불안감에서 자유롭기에 접종비율을 제고할 수 있다는 점이다. 실제 면역원성이 낮은 불활성화 백신을 인체에 점막내로 투여하면 생백신 또는 약독화 백신을 근육내 투여한 것보다 오히려 강력한 항체 반응을 유발시키고 방어 면역을 제공하였다(Kuno-sakai et al, Vaccine 12: 1303~1310, 1994). 그러나, 위 논문에서 제시된 점막내 투여 방법은 근육내 투여시 환자에 사용되는 양보다 3배 더 많이 사용해야 한다는 단점이 있어 상업적으로 이용되지 못하였다.

위 문제를 극복하기 위하여 경구적으로 또는 비강 내로 투여하면서 인플루엔자 백신의 면역원성을 향상시키고자 하는 다른 시도들이 있었는데 그 예로서는 콜레라 독소 (CTB) B 서브유닛을 사용하거나(Tamura S. et al, Vaccine 6:409, 1988), 다양한 미립자에 백신항원을 봉입하거나(Moldoveanu Z et al, J. Inf. Dis. 167: 85-90.1993), 또는 약독화시킨 살아있는 균주들을 사용(Maassab H.F.et al, Vaccine, Plotkin S.A. and Mortimer F.A. Jr.(eds) W.B. Saunder Philadelphia p435,1993)하는 방법이 있다. 하지만 인플루엔자 백신을 감염 경로상의 점막에 투여하여 면역원성을 증강시킬 수 있는 실제적인 방법은 지금까지 개발되지 않았다.

D) 백신과 아쥬번트

백신 또는 면역접종은 다양한 질환을 예방 또은 치료하는 가장 효과적인 수단이지만 극복해야할 문제점이 여전히 남아 있다. 즉, 다수의 백신은 보호 면역을 제공하기에는 가끔 효과적이지 못하고, 많은 백신을 여러 번 맞아야 하고 시간이 지남에 따라 백신 효과가 감소하여 추가적인 재접종이 필요한 경우가 많다.

아쥬번트 또는 면역 강화제는 대체적으로 그 자체로는 항체 생성 또는 세포 반응을 유도하기에 충분하지 않는 물질로서, 항원의 면역원성을 증가시키는 단일 또는 혼합 화합물 또는 살아있는 작용제를 포함한다. 다르게는, 일부 아쥬번트는 면역원성과 부작용을 감소시키기 위해 구성되기도 한다. 전체적으로, 아쥬번트는 적당히 강력하고 지속적으로 튼튼한 항원 특이적 증강 면역반응을 다양한 방식으로 제공하는데, 예를 들어, 면역 체계에 항원 제시를 촉진하고, 항원 필요량을 감소시킬 수 있으며, 여러 번의 주사를 피하게 하는 추가적인 이점을 제공하기도 한다.

선천 면역세포는 침입하는 전염성 병원체 또는 예방 접종 항원에서 보이는 비정상적인 패턴 또는 위험 신호를 인지하여 적응 면역 시스템에 전달한다. 패턴의 수준과 특이성에 따라 적응 반응 고유의 질적 및 양적 신호를 증폭시키는데, 이는 적응 면역 반응에서 선천 면역의 중요성을 보여주는 것이다. 아쥬번트 백신 조성물은 질병을 예방하거나 치료하는 가장 효과적이고 비용 효율적인 방법 중 하나이다.

효과적으로 백신을 맞춤 개발하기 위해서는 더 강력하고 안전한 아쥬번트가 백신 조성물에 포함되어야 한다. 그러한 새로운 아쥬번트는 다양한 항원에 대한 광범위한 반응, 효과적인 체액성 및 세포성 면역 반응의 유도, 중화 및 특히 병원균의 살상과 같은 많은 이점을 제공한다. 또한, 아쥬번트 백신의 아쥬번트는 항원 필요량을 줄이고, 노화과정에도 교차 방어 및 장기 내구성 면역 반응을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.

E) 선천성 면역에서 TLR3 리간드인 이중 가닥 리보핵산

수지상 세포는 골수의 조혈골수선구세포에서 유래하며 초기에는 미성숙 수지상 세포로 분화되는데 높은 엔도사이토시스 활동과 낮은 수준의 T 세포 활성능을 특징으로 한다. 미성숙 수지상 세포는 바이러스 및 박테리아가 있는 주변 환경을 지속적으로 관찰하는데 이는 TLR와 같은 패턴 인식 수용체 (PRR)를 통해 이루어진다. 바이러스 감염 및 단일 가닥 리보핵산에 대한 이중 가닥 리보핵산의 병원성 또는 비정상 리보핵산은 위험 신호로 작용할 수 있다. TLR은 병원체 집합에서 발견되는 특정 화학적 표지를 인식하여 수지상 세포가 항원을 만나게 되면 성숙한 수지상 세포로 활성화되어 림프절로 이동하기 시작한다. 미성숙 수지상 세포는 병원균을 탐식하고 성숙시에 주조직 적합성항원 (MHC) 분자를 사용하여 자기세포 표면에 그 조각을 제시한다. 동시에 T 세포를 활성화시키는 CD80 (B7.1), CD86 (B7.2) 및 CD40과 같은 T 세포 활성화 공동 자극 인자의 발현을 자기 세포상에서 크게 향상시킨다. 수지상 세포는 또한 CCR7을 상향 조절하는데 이 물질은 수지상 세포가 비장 또는 림프절로 이동하도록 유도하는 물질이다. 이 때 수지상 세포는 항원제시세포의 역할을 하여 항원을 제시하며, 헬퍼 T 세포와 킬러 T 세포 및 B 세포를 활성화시킨다.

상기한 바와 같이 수지상 세포는 선천 면역 및 적응 면역 반응에서 중요한 역할을 하며, 이는 공동 자극 인자의 발현 증가, 향염증성 사이토카인 생성 및 항원 제시를 특징으로 하는 수지상 세포 (DC)의 성숙에 의한 것이다. 수지상 세포의 다른 부분 집합은 서로 다른 특수한 기능을 나타내는데, CD8α 양성의 전통적 수지상 세포 (cDCs)는 MHC 클래스 I을 통해 세포내 항원을 교차 제시하는 선택적 능력을 갖는다. 이 기능은 바이러스 항원 또는 괴사과정 중의 세포로부터의 핵항원에 대한 CTL의 생성에 중요하다. 이와 대조적으로, 세포외 항원은 포획되어 CD8α 음성 cDC의 엔도솜/리소좀으로 옮겨져 항원 펩타이드로 분해되고, MHC 클래스 II 분자와 복합되어 CD4 T 세포에 의해 인식된다. 수지상 세포가 성숙하는 동안, 항원이 로딩된 수지상 세포는 자발적으로 이차 림프절로 이동하여 T 세포를 자극하는 능력을 획득한다. 이러한 수지상 세포는 특정 유형의 사이토카인을 생성하는 CD4 헬퍼 T 세포 및 CD8 CTL의 유도에 결정적으로 영향을 미치는 향염증성 사이토카인을 생성한다.

종양 백신에서 종양 항원 특이 CTL 활성화를 유도하기 위해서는 종양 항원이 CD8α 양성 수지상 세포에 의해 교차 제시되어야 한다. 또한, 성숙한 CD8α음성 수지상 세포에 의해 유도된 CD4 T 세포 활성화가 필요하다. 마우스 비장의 주요 개체군인 CD8α 음성 cDCs는 CD4 T 세포에 세포외 항원을 직접적으로 제시하는 선택적 능력을 가지고 있다. 감염 또는 면역화 부위에서 병원체 유래 물질 또는 면역 강화제는 수지상 세포를 활성화시켜, 공동 자극 인자 및 사이토카인의 발현을 유도하는데, 이들은 MHC-항원 복합체와 함께 작용하여 cognate T 세포를 항원 특이 CTL 및 헬퍼 T 세포로 분화를 시킨다.

TLR3은 골수성수지상 세포 (mDCs), B 세포, 단핵 세포 유래 대식세포 및 많은 종양 조직상의 엔도좀 구획에서 정상적으로 발현되며 감염된 세포에서 바이러스 감염 또는 복제의 특징인 바이러스의 이중 가닥 리보핵산을 감지한다. 이중 가닥 리보핵산이 TLR3, MDA-5, NLRP3에 의해 인식되면 제I형 인터페론과 향염증성 사이토카인을 자극한다. mDC가 성숙한 항원 제시세포 (mAPC)로 활성화되면 항원 에피토프가 MHC-1 분자상에 로딩되어 나이브 T 세포에 제공된다. TLR3 효소에 의한 수지상 세포의 활성화는 미생물 병원체에 대한 선천 면역 반응 및 적응 면역 반응의 유도에 기여할 뿐만 아니라, 항종양 CD8+ T 세포를 자극하여 자연 살해 (NK) 세포 활성화 및 종양 세포 사멸을 촉진한다.

F) 선천성 면역에서 TLR7 리간드 역할을 하는 단일 가닥 리보핵산

구아노신 (G) 및 우리딘을 (U) 포함하는 (바람직하게는 이들을 풍부하게 가지는) 단일 가닥 리보핵산 올리고 뉴클레오티드는 침입하는 병원체로부터 기원할 수 있는데, 이 뉴클레오티드는 수지상 세포 및 대식세포를 자극하여 인터페론 알파, 향염증성 사이토카인 및 조절인자를 분비한다. 이것은 TLR7 및 TLR8에 의해 인식되는 것으로 밝혀졌다. TLR7은 단일 가닥 리보핵산을 감지하고 NF-kappa-B 활성화, 사이토카인 분비 및 선천 면역에서 MYD88 및 TRAF6를 통한 염증 반응을 유도한다. TLR3과 TLR9와 매우 유사하게 TLR7과 TLR8 역시 일반적으로 엔도좀의 막상에서 발현된다. 또한 TLR7은 화학적 리간드 (예, 이미다조퀴놀린)에 반응한다. 결정 구조 연구에 따르면 TLR7은 구아노신 및 우리딘 함유 단일 가닥 리보핵산에 대한 이중 수용체이다. TLR7에서 보존된 리간드 결합 제1 부위는 작은 리간드 결합에 사용되고 제2 부위는 단일 가닥 리보핵산 결합에 사용된다. 제1 부위가 구아노신을 우선적으로 감지하지만, 제2 부위는 단일 가닥 리보핵산의 우리딘 부분에 특이적으로 결합하는 것으로 알려져 있다.

현재의 계절성 인플루엔자 백신은 백신에 사용된 바이러스주에 대해서만 방어 면역을 제공하므로, 다양한 아형에 걸쳐 충분한 정도의 교차 방어 면역을 제공할 수 있는 경제적이고 효과적인 인플루엔자 백신이 개발이 요구되고 있다.

교차 면역 기능을 가지는 범용 백신을 개발하기 위해서는 항원변이가 최소한인 항원을 사용하거나 점막 면역을 자극하는 방식이 필요하다. 항원변이가 낮은 HA의 HA2 도메인을 하나 이상을 중첩하여 백신항원으로 사용하는 경우도 있다(한국 등록특허 10-1637955).

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 한국 등록특허 10-1637955

본 발명은 범용성이 강화된 인플루엔자 백신을 제공하고자 한다.

본 발명에서는 백신에 사용한 항원과 동일한 아형뿐 아니라, 이와 다른 다양한 아형의 A형 인플루엔자 바이러스에 대한 방어 면역을 제공할 수 있어, 새로운 변종 인플루엔자 출현에 대비할 수 있는 신규한 인플루엔자 범용 백신을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 아쥬번트로서 신규한 혼합 구조 리보핵산(hsRNA)을 기반으로하는 인플루엔자 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공한다.

구체적으로, 본 발명에서는, 신규한 구조를 갖는 hsRNA에 불활성화 인플루엔자 바이러스의 전체(whole virus) 또는 표면 항원을 탑재한 백신 및 약제학적 조성물을 제공하여, 동종 바이러스뿐 아니라, 이종 아형 바이러스에 대한 방어 면역을 제공하는 것을 특징으로 한다. 특히 본 발명의 백신 조성물은 특히 비강 내로 투여하였을 때 강력하고 안전한 방어 효과를 나타낸다.

상기 혼합 구조 리보핵산(hsRNA)은 생체내에서 비장 수지상 세포 활성화 분석을 통해 선택된 것으로서 특정한 길이 또는 서열로 정의될 수 있다. 상기 신규한 혼합 구조 리보핵산(hsRNA)에 인플루엔자 항원, 예를 들어, 인플루엔자 전바이러스 또는 표면 항원을 탑재한 백신 조성물을 체내 투여시(예컨대 비강 내 투여), 치명적인 감염으로부터 개체 사망을 효과적으로 보호할 수 있다.

일 실시태양에서, 본 발명은 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA) 및 단일 가닥 리보핵산 (ssRNA)을 포함하는 혼합 구조 리보핵산 (hsRNA); 및 인간 인플루엔자 A형 항원을 포함하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물에 있어서, 상기 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA)은 상보성을 가지고, 상기 단일 가닥 리보핵산 (ssRNA)은 상기 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA)의 양쪽 3'-말단에 각각 위치하며, 상기 혼합 구조 리보핵산 (hsRNA)은 서열번호 1의 염기서열과 서열번호 2의 염기서열이 상보적으로 결합한 결과로 형성된 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공한다. 상기 혼합 구조 리보핵산 (hsRNA)은 533의 염기 길이를 가지며, 본원에서는 "NA"로 약칭되어 사용되기도 한다.

상기 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA)은 424 bp의 염기 길이를 가지며 서열번호 3의 염기 서열을 갖는 것일 수 있다.

본 발명에서 선택된 리보핵산은 강력한 점막 면역 활성화를 나타낸다. 본 발명의 혼합 구조 리보핵산을 통상적인 투여 경로, 예컨대 비강 분무에 의한 백신 아쥬번트로서 사용시, 동종 및 이종 아형 바이러스에 대한 강력한 교차 방어 면역 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 백신 조성물은 비강 내 투여를 통해 점막 투여될 수 있다. 이 때 상기 리보핵산은 강력하고 안전한 면역강화제(아쥬번트)의 역할을 나타낸다.

상기 인간 인플루엔자 A형 항원은 인플루엔자 전바이러스(whole virus) 또는 표면 항원일 수 있다. 일 실시태양에서, 상기 인간 인플루엔자 항원은 (i) 불활성화 또는 살아있는 약독화 인플루엔자 전바이러스(whole virus); 또는 (ii) 표면 항원으로서 헤마글루티닌 또는 뉴라미니다제 중 일부 또는 전부일 수 있으며, 상기 헤마글루티닌 또는 뉴라미니다제는 전바이러스 증식용액에서 추출되거나 또는 재조합 방식으로 발현되고 정제된 것일 수 있다.

본 발명의 백신 조성물은 인간 인플루엔자 항원에 대한 동종(homotypic) 인플루엔자 바이러스 외에도 또는 이종 아형(heterosubtypic)의 바이러스에 대한 방어 면역 효과를 나타내는 것을 특징으로 한다. 특히, 비강 내로 전달하였을 시 강력하고 안전한 방어 효과를 달성하였다.

일 실시태양에서, 본 발명은 상기 인간 인플루엔자 A형 항원은 인간 인플루엔자 A형 항원 (H1N1)인 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 H1N1 또는 H3N2 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물을 제공한다.

구체적인 한 실시예로, 본 발명의 혼합 구조 리보핵산 아쥬번트에 착화 또는 혼입된 불활성화된 A/H1N1 인플루엔자 바이러스 (IV) 백신을 비강 내(i.n.) 경로로 투여하면, 치사량의 동종의 A/H1N1 IV의 감염으로부터 개체의 치사를 예방할 수 있다. 또다른 실시예에서, 동일한 백신을 역시 비강을 통해 접종한 경우, 치사량의 이종의 아형(예: A/H3N2)의 감염으로부터 개체의 치사를 예방할 수 있다.

본 발명의 혼합 구조 리보핵산(hsRNA)에 항원(Ag)을 탑재한 백신 조성물은, 강력한 선천성 면역을 자극할 뿐만 아니라, 효율적으로 항원 제시 세포안으로 항원 복합체를 전달할 수 있어, 항원을 T세포 및 B 면역 세포에 효과적으로 제시하여, 특이 적응 면역을 증강시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 백신 조성물은 단 한번의 비강 내 분사만으로도 동종의 인플루엔자 바이러스와 이종 아형의 인플루엔자 바이러스 감염을 모두 효과적으로 방어할 수 있어, 우수한 교차 방어 면역을 유도할 수 있다.

도 1은 실시예 1에 따라 NA가 착화된 불활성화 A/H1N1 인플루엔자 바이러스(IIV) (iPR8) 백신(RNA-conjugated vaccine)을 비강 내 (i.n.) 1회 투여한 후 치사량의 동계 라이브 인플루엔자 바이러스(LIV) (PR8) 접종시 확인된 상기 백신의 100 % 방어 효과를 보여준다.

도 1a는 실험 스케줄을 나타낸다.

도 1b는 바이러스 접종 후 마우스의 체중 변화를 나타낸다.

도 1c는 바이러스 접종 후 11일까지 생존율(%)을 나타낸다.

도 2는 실시예 2에 따라 NA가 착화된 불활성화 A/H1N1 인플루엔자 바이러스(IIV) (iPR8) 백신(RNA-conjugated vaccine)을 비강 내 (i.n.) 1회 투여한 후 치사량의 치사량의 이종 아형 (A/H3N2) 라이브 인플루엔자 바이러스 접종시 확인된 상기 백신의 방어 효과를 보여준다.

도 2a는 실험 스케줄을 나타낸다.

도 2b는 바이러스 접종 후 14일까지 생존율(%)을 나타낸다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범주 및 기술 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

[실시예 1]

본 발명의 NA가 착화된(adjuvanted) 불활성화 인플루엔자(iPR8) 백신의 비강 내 투여에 의한 방어 면역 효과 확인(도 1)

본 실시예에서는 NA(본 발명에서 제시한 특정 길이 및 서열을 갖는 리보핵산 항원)가 착화된 불활성화 A/H1N1 인플루엔자 바이러스(IIV) (iPR8) 백신(RNA-conjugated vaccine)을 비강 내 투여하여, 상기 백신의 동계 바이러스 감염 치사에 대한 방어 면역 효과 확인하였다.

표 1 및 도 1a에 나타낸 투여 스케줄에 따라 마우스에 각 물질을 투여하였다. 구체적으로, 암컷 Balb/c 마우스(7주령, 각5 마리)를 마취한 후 PBS (50μl), 0.5μg iPR8 ± 5μg NA, 0.5μg iPR8 + 5μg Poly(I:C)로 1회 비강으로 투여하였다. 3주 후 치사량의 마우스 적응형 라이브 인플루엔자 바이러스인 PR8 (A/H1N1)를 치사량의 100배의 양으로(100MLD₅₀) 마우스에 접종하였다. 접종 후 11일까지 마우스의 체중 변화(%) 및 생존율(%)을 모니터링 하였다. 그 결과를 도 1b 및 도 1c에 나타내었다.

	투여 물질	PR8 접종 유무	생존율(11일째)
정상 대조군	PBS (50ul)	-	100%
실험군	iPR8 (0.5μg) + NA (5μg)	접종	100%
대조군 1	PBS (50ul)	접종	0%(7일째 모두 사망)
대조군 2	iPR8 (0.5μg)	접종	40%
대조군 3	iPR8 (0.5μg) + Poly(I:C) (5μg)	접종	80%

도 1b 및 도 1c로부터 알 수 있는 바와 같이, PBS만 사전 투여한 뒤 PR8을 접종한 경우(대조군 1)에는 접종 후 7일째까지 100 % 사망한 반면, iPR8 + NA 사전 투여 후 PR8을 접종한 본 발명에 따른 실험군은 100% 생존하였고, 체중 증가율 역시 11일째에는 거의 100%로 회복하였다. iPR8만을 사전 투여한 후 PR8을 접종한 경우(대조군 2)에는 40%만이 생존하였고, 생존한 마우스의 체중 증가율 역시 감소하였다. iPR8 + Poly(I:C) 사전 투여한 후 PR8을 접종한 경우(대조군 3)에는 80%만이 생존하였고, 생존한 마우스의 체중 증가율 역시 약간 감소하였다.

위 결과로부터, NA가 착화된 불활성화 인플루엔자(iPR8) 백신의 1회 비강투여시, 치사량의 동계 라이브 인플루엔자 바이러스를 접종하더라도 모든(100 %) 마우스를 보호함을 확인하여, 본 발명의 NA가 착화된 백신이 완전한 방어 면역을 제공함을 확인할 수 있었다. 나아가, NA가 Poly(I:C)보다 우수한 방어 면역을 제공함을 확인하였다.

[실시예 2]

본 발명의 NA가 착화된(adjuvanted) 불활성화 인플루엔자(iPR8) 백신의 비강 내 투여가 제공하는 이종 아형 바이러스에 대한 교차 방어 면역 효과(도 2)

본 실시예에서는 본 발명의 NA가 착화된 불활성화 A/H1N1 인플루엔자 바이러스(IIV) (iPR8) 백신(RNA-conjugated vaccine)이 이종 아형의 균주로부터 교차 방어 면역을 제공할 수 있는지 여부를 시험하였다.

표 2 및 도 2a에 나타낸 투여 스케줄에 따라 마우스에 각 물질을 투여하였다. 구체적으로, 암컷 Balb/c 마우스(7주령, 각 5마리)를 마취한 후 PBS (50μl) 또는 0.1~5μg NA + 0.5 μg iPR8 20 μl로 1회 비강으로 투여하였다. 3주 후 마우스 적응형 라이브 인플루엔자 바이러스인 A/Hong Kong/8/68 (A/H3N2)를 50MLD₅₀의 양으로 마우스에 접종하였다. 접종 후 14일까지 생존율(%)을 모니터링 하였다. 그 결과를 표 2, 도 2b에 나타내었다.

	투여 물질	A/H3N2 접종 유무	생존율(14일째)
정상 대조군	PBS (50ul)	-	100%
대조군	PBS (50ul)	접종	30%
실험군 1	iPR8 (0.5μg) + NA (0.5μg)	접종	60%
실험군 2	iPR8 (0.5μg) + NA (2.5μg)	접종	60%
실험군 3	iPR8 (0.5μg) + NA (5μg)	접종	100%

표 2, 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, iPR8 + NA 조합은 이종 아형 인플루엔자 바이러스 A/H3N2에 대해서도 교차 방어 면역 효과를 나타내었다. 특히 NA를 5 μg 함유 백신은 100%의 방어 효과를 나타내었다.

Claims

이중 가닥 리보핵산 (dsRNA) 및 단일 가닥 리보핵산 (ssRNA)을 포함하는 혼합 구조 리보핵산 (hsRNA); 및 인간 인플루엔자 A형 항원을 포함하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물에 있어서,

상기 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA)은 상보성을 가지고, 상기 단일 가닥 리보핵산 (ssRNA)은 상기 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA)의 양쪽 3'-말단에 각각 위치하며, 상기 혼합 구조 리보핵산 (hsRNA)은 서열번호 1의 염기서열과 서열번호 2의 염기서열이 상보적으로 결합한 결과로 형성된 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물.
제1항에 있어서, 상기 이중 가닥 리보핵산 (dsRNA)은 424의 염기 길이를 가지며 서열번호 3의 염기 서열을 갖는 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물.
제1항에 있어서, 비강 내 투여를 통해 점막 투여되는 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물.
제1항에 있어서, 상기 인간 인플루엔자 A형 항원은

(i) 불활성화 또는 살아있는 약독화 인플루엔자 전바이러스(whole virus); 또는

(ii) 표면 항원으로서 헤마글루티닌 또는 뉴라미니다제 중 일부 또는 전부이며, 상기 헤마글루티닌 또는 뉴라미니다제는 전바이러스 증식용액에서 추출되거나 또는 재조합 방식으로 발현되고 정제된 것을 특징으로 하는,

인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물.
제1항에 있어서, 동종(homotypic) 또는 이종 아형(heterosubtypic)의 바이러스에 대한 방어 면역을 제공하는 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물.
제1항에 있어서, 상기 인간 인플루엔자 A형 항원은 인간 인플루엔자 A형 항원 (H1N1)인 것을 특징으로 하는, 인플루엔자 A형 H1N1 또는 H3N2 바이러스 감염 예방 또는 치료용 백신 조성물.