메신저 리보핵산(mRNA) 백신이 체내에서 항원을 생성하여 면역 반응을 유도하는 원리를 림프구 및 항체 형성 기전으로 설명해 주세요.

Question

메신저 리보핵산(mRNA) 백신이 체내에서 항원을 생성하여 면역 반응을 유도하는 원리를 림프구 및 항체 형성 기전으로 설명해 주세요.

Answer 1

이미 알고 계시겠지만, mRNA 백신은 바이러스의 유전 정보를 담은 mRNA를 체내에 주입하여 세포가 직접 항원을 만들도록 유도해서 맞춤형 면역계 반응을 활성화하는 방식입니다.

먼저 지질나노입자로 둘러싸인 mRNA가 체내 세포질로 들어가고, 세포질로 들어간 mRNA는 리보솜에 의해 바이러스의 돌기 단백질(스파이크 단백질)로 번역되고 역할을 마친 mRNA는 곧 분해됩니다.

그럼 생성된 항원은 세포 표면의 MHC 분자에 결합하여 외부 면역세포에 제시됩니다.

그럼 림프구의 활성화가 시작됩니다.

항원을 제시한 수지상세포(항원제시세포)가 림프절로 이동하고, MHC II 클래스를 통해 항원을 전달받은 CD4+ T세포가 활성화되어 면역 반응 신호 물질(사이토카인)을 분비합니다. 그리고 MHC I 클래스를 통해 항원을 전달받은 CD8+ T세포가 바이러스에 감염된 세포를 직접 파괴할 준비를 합니다.

마지막으로 항체를 형성하고, 장기 면역을 준비하게 됩니다.

이후 B세포가 항원과 직접 결합하고, 활성화된 도움 T세포의 자극을 받아 분화합니다.

분화된 B세포는 형질세포가 되어 항원에 특이적으로 결합하는 중화항체를 대량 생성하고, 일부 B세포와 T세포는 기억 B세포 및 기억 T세포로 남아, 이후로도 실제 바이러스가 침입하면 바로 강한 면역 반응을 일으키게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. mRNA 백신의 핵심은 항원 자체를 몸에 넣는 대신, 우리 세포가 잠시 항원을 만들도록 설계된 mRNA를 넣어 면역계가 그 항원을 학습하게 한다는 것입니다. 우선 mRNA가 세포 안으로 들어가는데요, 이때 백신에 들어 있는 mRNA는 보통 지질나노입자에 싸여 있습니다. 주사를 맞으면 이 입자가 일부 면역세포와 주변 세포에 들어가고, 세포질로 mRNA가 전달됩니다. 이 mRNA는 DNA를 바꾸는 것이 아닌데요, 세포질의 리보솜이 mRNA의 염기서열을 읽어 특정 단백질, 즉 백신이 목표로 하는 항원 단백질을 만들도록 하는 일종의 일시적인 설계도 역할을 합니다.

다음으로, 리보솜이 mRNA를 읽어 아미노산을 연결하면 항원 단백질이 만들어집니다. 예를 들어 코로나19 mRNA 백신에서는 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질을 면역계가 인식할 수 있도록 관련 정보를 담은 mRNA를 사용했습니다. 만들어진 항원은 세포 안에서 분해되어 항원 조각으로 처리될 수 있고, 일부는 세포 표면의 MHC 분자에 제시됩니다. 이 과정이 중요한 이유는 면역계가 단순히 외부 단백질이 들어왔다고 보는 것이 아니라, 감염된 세포에서 외부 항원이 만들어지고 있다는 것처럼 인식할 수 있기 때문입니다. 항원제시세포가 항원 조각을 MHC에 제시하면 T림프구가 이를 인식하며, 특히 보조 T세포가 활성화되면 여러 면역세포의 활동을 조절하고, B림프구가 항체를 만드는 과정도 도와줍니다. 한편 항원이 세포 내부에서 만들어져 MHC I을 통해 제시되면 세포독성 T세포도 활성화될 수 있습니다. 이 세포는 같은 항원을 가진 감염 세포를 제거하는 데 중요한 역할을 합니다. 이후 항원이 림프절 등에서 B림프구의 B세포 수용체에 결합하고, 보조 T세포의 도움까지 받으면 해당 B세포가 활성화됩니다. 결과적으로 B세포가 증식하면서 일부는 형질세포로 분화하는데요, 형질세포는 특정 항원을 인식하는 항체를 대량으로 분비합니다. 예를 들어 항체가 바이러스의 특정 표면 단백질에 결합하면 바이러스가 세포에 침투하는 것을 방해할 수 있습니다. 이러한 항체를 통해 바이러스가 실제로 몸에 들어왔을 때 더 빠르고 효과적으로 대응할 수 있게 됩니다. 감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

mRNA 백신은 세포에 특정 항원 단백질의 유전정보를 전달해서 항원을 일시적으로 생상하게 하고, 이를 항원 제시 세포가 제시하면서, 보조 T림프구와 B 림프구를 활성화 합니다.

활성화 된 B 림프구는 형징세포로 분화해서 항원 특이적 항체를 형성하고,

일부 B나 T 림프구는 기억세포로 남아서 이후 같은 항원에 노출될 때 더 빠르고 강한 면역반응을 일으킵니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

mRNA 백신은 특정 항원의 설계정보를 담은 mRNA를 세포에 전달해 항원 단백질을 잠시 만들게 하는 방식입니다. 만들어진 항원은 면역세포에 제시되고 ,T림프구가 활성화되어 B림프구의 분화를 돕습니다. B림프구는 형질세포가 되어 항체를 만들고 일부는 기억세포로 남아, 이후 실제 병원체가 들어오면 더 빠르고 강한 면역반응을 일으킵니다.