1형 당뇨병 발병 지연·예방하는 백신 개발 중
아데노바이러스36 감염-비만 연관성 확인한 근거 쌓여

▲이미지 출처 : 게티이미지뱅크.
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[메디칼업저버 박선혜 기자] 코로나19(COVID-19) 대유행으로 백신 개발 연구가 활기를 띠면서, 기술 발전에 따라 감염병에 이어 등장하게 될 질환 예방용·치료용 백신에 관심이 모인다. 

보건복지부가 지난해 11월 발표한 '2023 백신·치료제 지원 가이드북'에 따르면, 백신산업은 고부가가치 유망산업으로 부상하고 있다. 경제성장, 고령화 등에 따라 백신산업의 고성장이 지속돼, 글로벌 백신 시장 규모는 2019년 228억달러(한화 약 29조 5900억원)에서 2028년 1035억달러(약 134조 3430억원)로 커질 것으로 예상된다.

복지부는 향후 감염병 관련 미개발 백신에 더해 암·당뇨병 등 난치병 치료백신이 유망할 것으로 전망한다. 이에 글로벌 시장 확대를 위한 백신 신 수요영역 선도기술을 개발하고자 올해 암, 중추신경계질환, 대사성 또는 면역성질환 등 백신을 포함한 미래성장 고부가가치 백신개발사업에 90억원(정부안)을 지원할 방침이다. 

또 국가생명공학정책연구센터가 지난해 8월 발간한 '글로벌 백신시장 현황 및 전망'에 의하면, 백신 개발사들은 고소득 국가에서 암·당뇨병 등 만성·생활습관 관련 질병 백신 개발을 목표로 연구·투자 계획을 수립할 것으로 예상된다. 

이런 분위기에 발맞춰 학계와 산업계에서는 감염병에 이어 암, 난치성질환, 만성질환 등을 예방 또는 치료하는 백신을 개발하는 연구를 진행 중이다. 기술 발전과 그동안 쌓인 연구를 발판 삼아 이들 질환 백신을 개발하기 위한 목표에 묵묵히 다가가고 있다.

본지는 2023년 계묘년(癸卯年)을 맞아 감염병 외 암, 알츠하이머병, 당뇨병, 비만 등 백신 개발 현황을 조명했다.

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1형 당뇨병 백신 등장 눈앞?
'GAD-alum' 임상2상 긍정적

자가면역질환이자 난치성질환인 1형 당뇨병은 인슐린을 생성하는 췌장 베타세포가 자가면역반응으로 파괴돼 인슐린을 분비하지 못하면서 발병한다. 

학계와 산업계에서는 1형 당뇨병 발병을 지연시키거나 예방하고자 면역체계를 표적한 백신을 개발하고 있다. 

1형 당뇨병 백신으로 주목할 성과를 내고 있는 주인공은 미국 다이아미드메디컬사가 개발하고 있는 GAD-alum이다. GAD-alum은 1형 당뇨병 등 자가면역질환 발병에 관여하는 단백질인 GAD65 저항성을 늘릴 수 있는 백신 후보물질이다. GAD65는 인슐린을 생산하는 베타세포가 있는 췌장에서도 발견된다.

지난해 발표된 GAD-alum 다기관 무작위 위약대조 이중맹검 DIAGNODE-2 임상2상 결과, GAD-alum(월 1회 3번)+비타민D(하루 2000IE, 120일) 투약 시 췌장 베타세포의 인슐린 분비능 평가지표인 C-펩타이드 분비 변화가 위약과 유의한 차이가 없었다. 

그러나 HLA DR3-DQ2 유전자를 가졌다면 GAD-alum 투약에 따른 C-펩타이드 보전율이 좋았다. 전체 1형 당뇨병 환자 약 절반이 HLA DR3-DQ2 유전자를 갖고 있다는 점에서, 이 같은 결과는 GAD-alum이 HLA DR3-DQ2 유전자를 가진 1형 당뇨병 환자의 질환 진행에 변화를 줄 수 있음을 시사한다. 

1형 당뇨병에서 콜레라 독소 B소단위(CTB)-인슐린 B사슬(InsB) 백신도 관심을 받았다. CTB는 강력한 면역증강제로 사용된다. InsB는 면역원성 항원결정인자(immunogenic epitope)를 가진 30개 아미노산 사슬로 구성됐다. 당뇨병 환자의 면역내성을 유도하는 CTB-InsB 병합 백신은 비-비만성 당뇨병(NOD) 쥐에서 췌도염을 피하는 데 미치는 영향이 컸고, 당뇨병 발생을 막는 효과를 보였다.

아울러 인슐린의 전구물질인 프로인슐린(proinsulin)으로 만든 BHT-3021 백신은 초기 개발 단계에서 인슐린 생성을 효과적으로 향상시키는 것으로 조사됐다.

2형 당뇨병 백신은 낮은 복약순응도 문제를 해결할 방법으로 주목받으며 개발이 이뤄졌다. 2형 당뇨병은 만성·진행성 질환으로 장기 치료가 필요하지만, 환자의 약 50%는 약물 치료 스케줄을 엄격하게 준수하지 못한다고 보고된다. 

이에 학계에서는 2형 당뇨병 발생을 조기에 막고자 환경적 요인에 개입하는 것에 더해 효과적인 백신 찾기에 나서고 있다. 하지만 2형 당뇨병과 같은 만성질환에서는 원인과 관계없이 이상반응을 최소화하면서 강력한 효과를 가진 백신을 개발하려면 많은 연구가 이뤄져야 할 것으로 분석된다.

바이러스 감염으로 비만해진다?
백신으로 비만 막을까

이미지 출처 : 게티이미지뱅크
이미지 출처 : 게티이미지뱅크

비만은 대표적 생활습관병이지만, 병원체에 의한 감염으로도 유발될 수 있다. 주목받는 병원체는 호흡기 및 눈 감염 원인으로 알려진 아데노바이러스36(Ad36)이다. 

Ad36에 감염된 동물은 체중과 지방함량이 높다고 보고된다. 또 Ad36 감염은 비만을 유발하지만 역설적으로 인슐린 감수성을 향상시킨다. 

한 미국 코호트 연구 결과에 따르면, 비만한 성인 30%, 비만하지 않은 성인 11%가 Ad36 항체를 갖고 있었고 Ad36는 체중 증가와 연관됐다.

또 가톨릭대 의생명과학과 남재환 교수 연구팀 조사 결과, 국내 6~15세 소아청소년 318명 중 비만한 군의 약 3분의 1은 Ad36에 감염돼 이에 대한 항체를 갖고 있었다. 반면 비만하지 않은 군은 약 10%에서만 Ad36 항체가 확인됐다. 이는 비만과 Ad36 감염이 인과관계가 아닌, 연관성이 있음을 시사한다.

Ad36이 비만과 연관성을 보이는 이유는 Ad36에 있는 특정 유전자인 E4orf1이 혈액 속 포도당을 지방이나 근육으로 옮겨, 지방세포에 있는 줄기세포를 자극해 지방세포 수를 늘리면서 크기도 크게 만들기 때문으로 분석된다. 

또 국내 12~14세 청소년 54명을 대상으로 2달 동안 매주 3회 운동하도록 해 운동 전후 체질량지수(BMI) 변화를 조사한 결과, Ad36 항체가 있는 군은 BMI Z점수가 높았지만 항체가 없는 군은 낮았다. 유사하게 Ad36에 감염된 쥐는 12주 동안 운동을 했음에도 불구하고 체중 감소에 저항성을 보였고 지방조직에 만성염증이 나타났다. 

아울러 자외선을 조사해 Ad36을 불활성화(UV-불활성화 Ad36)시킨 백신의 가능성을 평가한 연구에서 살아있는 Ad36을 투약한 쥐는 접종 4일 이후 부고환의 지방체 크기가 증가했지만 UV-불활성화 Ad36을 접종한 쥐는 이 같은 증가가 나타나지 않았다.

남 교수 연구팀이 진행한 Ad36 백신 개념증명 연구에서도 쥐에 살아있는 Ad36을 주사하면 부고환의 지방체 크기가 더 컸고 지방 침착물의 염증이 확인됐다. 그러나 UV-불활성화 Ad36을 주입한 쥐의 체중과 부고환 지방 수치는 대조군과 비슷했으며, 지방 침착물의 염증 수치가 감소했다. 

이 같은 결과는 UV-불활성화 Ad36이 체지방 증가 및 지방 침착물의 염증을 막아, Ad36으로 유발된 비만을 예방하는 잠재적 백신이 될 수 있음을 시사했다.

단, 전 세계적으로 Ad36과 비만을 함께 연구하는 연구자들이 많지 않다는 점은 바이러스 감염으로 인한 비만 백신 개발의 발목을 잡는 요인 중 하나로 꼽힌다.

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