학문
내일도손꼽히는호두과자
mRNA 백신은 어떻게 면역 반응을 유도하고 DNA에는 영향이 없나요?
mRNA 백신의 면역 반응 유도 방식과 DNA 영향 여부가 궁금합니다. 지질 나노입자, 리보솜 번역, 스파이크 단백질, T세포 반응도 알려주세요. 핵 진입 여부, 역전사 가능성, 항체 생성, 추가 접종도 궁금합니다. 변이 대응, 전달 방식, 저장 온도, 부작용 기전, 자가면역 영향, 임상시험, 암 백신 응용, 핵산 변형, 보관, 원리 설명도 알고 싶습니다
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 질문해주신 mRNA 백신은 우리 몸의 세포에 특정 항원 단백질을 만드는 유전정보를 일시적으로 전달하여 면역계가 병원체를 미리 인식하고 대응하도록 훈련하는 백신입니다. 기존 백신처럼 병원체 자체를 주입하는 대신, 세포가 직접 항원 단백질을 만들도록 유도한다는 점이 가장 큰 차이입니다. 이 과정에서 DNA를 직접 변경하지 않고도 항체와 T세포를 통한 면역 반응을 유도할 수 있습니다.
먼저 mRNA 백신에는 항원 단백질을 만들기 위한 설계도가 들어 있습니다. 코로나19 mRNA 백신을 예로 들면, 바이러스 표면에 존재하는 스파이크 단백질의 유전정보가 mRNA에 담겨 있는데요, 이때 mRNA는 쉽게 분해되기 때문에 지질 나노입자라는 작은 지방 성분의 입자에 담아 체내로 전달합니다. 지질 나노입자는 세포막을 통과해 mRNA가 세포 안으로 들어가도록 돕는 운반체 역할을 합니다. 세포 안으로 들어온 mRNA는 세포질에 존재하는 리보솜과 결합합니다. 리보솜은 mRNA에 기록된 유전정보를 읽고 아미노산을 연결하여 스파이크 단백질을 합성합니다. 만들어진 단백질은 세포 내부에서 분해되어 항원 조각으로 제시되거나 세포 표면에 노출되며, 면역세포가 이를 인식하게 됩니다.
이때 면역 반응은 크게 두 가지 방향으로 진행됩니다. 먼저 B세포는 항원을 인식하고 활성화되어 스파이크 단백질에 결합하는 항체를 생산합니다. 항체는 바이러스가 세포에 침투하는 것을 방해하는 역할을 합니다. 동시에 항원 조각이 주조직적합복합체를 통해 제시되면 T세포도 활성화됩니다. 보조 T세포는 B세포의 항체 생성을 돕고, 세포독성 T세포는 감염된 세포를 제거하는 역할을 하며, 일부 B세포와 T세포는 기억세포로 남아 이후 같은 병원체가 침입했을 때 더 빠르고 강력한 면역 반응을 일으킵니다. 이때 mRNA 백신이 DNA에 영향을 주지 않는 것은 mRNA가 작용하는 장소와 DNA가 존재하는 장소가 다르기 때문입니다. 우리 세포의 DNA는 대부분 핵 안에 존재하지만, 백신으로 전달된 mRNA는 세포질에서 리보솜에 의해 번역됩니다. 일반적인 mRNA 백신은 세포핵으로 들어갈 필요가 없습니다. 또한 mRNA가 DNA로 바뀌려면 역전사효소라는 별도의 효소가 필요하지만, 백신에는 이러한 효소가 포함되어 있지 않습니다. 따라서 일반적인 접종 환경에서 백신 mRNA가 DNA로 변환되어 유전체에 삽입된다는 근거는 확인되지 않았습니다. mRNA는 단백질 합성에 사용된 뒤 세포 내 효소에 의해 자연스럽게 분해됩니다.
또한 백신에 사용하는 mRNA에는 안정성과 단백질 생산 효율을 높이기 위한 변형도 적용됩니다. 대표적으로 변형된 뉴클레오사이드를 사용하면 면역계가 외부 mRNA를 과도하게 인식하는 것을 줄이면서 필요한 단백질을 효율적으로 생산하도록 도울 수 있습니다. 게다가 mRNA의 양 끝에 캡과 폴리A 꼬리를 적용하여 분해를 늦추고 번역 효율을 높입니다. 추가 접종이 필요한 이유도 첫 접종으로 형성된 항체의 양은 시간이 지나면서 감소할 수 있으며, 바이러스가 변이하면 기존 항체가 새로운 항원을 인식하는 능력도 달라질 수 있기 때문입니다. 감사합니다.
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채택된 답변안녕하세요, 내일도손꼽히는호두과자님. 이중철 전문가입니다.
먼저, mRNA 백신은 바이러스의 스파이크 단백질 설계도를 지질 나노입자에 담아 세포질로 전달하여 면역 반응을 유도하며, 사람의 유전 정보가 담긴 세포핵 안으로 들어가지 않고 역전사 효소도 없어 인체 DNA를 변형시키는 것은 생물학적으로 불가능하답니다.
■ 지질 나노입자 전달과 단백질 합성을 통한 면역 형성
mRNA는 체내에서 쉽게 파괴되므로 지질 나노입자(LNP)로 감싸 세포 안으로 안전하게 침투시킵니다. 세포질에 들어간 mRNA는 단백질 공장인 리보솜과 결합하여 바이러스 표면의 스파이크 단백질을 만드는데요. 면역계는 이 단백질을 침입자로 인식하여 이를 무력화하는 중화항체를 대량으로 형성하고 감염 세포를 제거하는 T세포 면역까지 유도해 탄탄한 방어력을 갖춥니다.
■ 세포핵 미진입과 빠른 분해에 따른 유전적 안전성
사람의 유전체인 DNA는 단단한 막으로 둘러싸인 세포핵 속에 안전하게 보관되어 있습니다. 백신의 mRNA는 핵 안으로 들어갈 수 있는 신호가 없어 오직 세포질에만 머무르는데요. RNA를 DNA로 전환하는 역전사 효소나 DNA에 끼워 넣는 효소 역시 인체에 없으므로 유전자가 변형될 가능성은 없습니다. 항원 단백질 생산을 마친 mRNA는 며칠 안에 체내 분해 효소에 의해 자연스럽게 분해되어 흔적 없이 사라지거든요.
정리하자면,
mRNA 백신은 지질 나노입자로 세포질에 설계도를 전달해 스파이크 단백질을 합성하고 항체와 T세포 반응을 유도하는 원리이며, 세포핵에 들어가지 못하고 역전사 효소도 없어 인체 DNA에는 아무런 영향을 주지 않고 체내에서 안전하게 분해된답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
mRNA 백신은 지질 나노입자로 세포에 전달되어 리보솜에서 스파이크 단백질을 만들고 항체와 T세포 반응을 유도합니다. mRNA는 주로 세포질에서 작용한 뒤 분해되며, 일반적으로 핵에 들어가거나 DNA를 바꾸지 않습니다. 역전사에 의한 유전체 삽입도 접종 후 확인된 바 없습니다.