변이 바이러스의 출현으로 인한 집단 면역

Question

변이 바이러스의 출현으로 인한 집단 면역 달성의 한계와 백신 탑재 플랫폼(mRNA,바이러스 전달체)의 작용 기전은 무엇인가요?

Answer 1

먼저 스파이크 단백질의 지속적인 돌연변이, 즉 항원 변이로 인해 기존 항체와 T세포의 인식을 회피하는 면역 회피 현상이 발생합니다. 그래서 결국 백신 접종이나 자연 감염으로 영구적인 집단 면역에 도달하기 어렵습니다.

그리고 말씀하신 백신 중 mRNA 백신은 지질나노입자(LNP)로 보호된 바이러스의 스파이크 단백질 유전물질(mRNA)이 세포질로 침투하면, 숙주 세포의 리보솜이 이를 번역하여 스파이크 단백질을 합성하고 체액성/세포성 면역을 유도하는 방식입니다.

또 바이러스 전달체 백신은 복제 능력을 제거한 무해한 아데노바이러스 등을 전달체로 활용해 스파이크 유전자를 세포 핵 내로 운반한 뒤, 전사와 번역 과정을 거쳐 항원 단백질을 발현시켜 면역계를 활성화하는 것이죠.

Answer 2

안녕하세요, 헤라아레스님. 이중철 전문가입니다.

변 바이러스의 출현은 스파이크 단백질 변형으로 기존 중화항체를 회피하고 전파력을 높여 집단 면역 형성을 어렵게 만들지만, 엠알엔에이(mRNA)와 바이러스 전달체 플랫폼은 인체 세포가 직접 항원을 합성하도록 유도하여 강력한 복합 면역을 형성합니다.

■ 항원 변이로 인한 면역 회피와 집단 면역의 한계

집단 면역은 인구 다수가 면역력을 갖춰 감염병의 전파 사슬을 끊는 상태를 뜻합니다. 하지만 코로나19 같은 알엔에이 바이러스는 복제 과정의 잦은 돌연변이로 스파이크 단백질 구조를 끊임없이 바꾸는데요. 이로 인해 변이 바이러스는 기존 항체의 결합력을 떨어뜨리는 면역 회피 능력을 획득하며 전파력이 급격히 증가합니다. 바이러스의 전파력이 커지면 집단 면역에 필요한 최소 면역 인구 비율이 90퍼센트 이상으로 치솟아 현실적인 달성이 불가능해집니다. 따라서 백신 접종의 목표도 감염 자체의 원천 차단보다는 티세포 중심의 세포성 면역을 통한 중증화 및 사망 방지로 전환되고 있습니다.

■ mRNA와 바이러스 전달체 백신의 세포 내 작용 기전

이들 최신 백신은 병원체 대신 항원 단백질의 유전 설계도를 인체 세포로 배달하는 방식을 사용합니다. mRNA 백신은 깨지기 쉬운 mRNA를 지질나노입자(LNP)로 감싸 세포 안으로 침투시킨 뒤, 세포질 리보솜에서 스파이크 단백질을 즉시 번역해 내는데요. 바이러스 전달체 백신은 복제력을 없앤 무해한 아데노바이러스 속에 스파이크 디엔에이를 넣어 세포로 전달한 후 전사와 번역 과정을 거쳐 항원을 만듭니다. 두 방식 모두 체내 세포가 직접 항원을 만들어 제시하므로, 비세포의 중화항체 생성뿐만 아니라 감염 세포를 제거하는 세포독성 티세포까지 폭넓게 유도하지요.

정리하자면,

변이 바이러스의 면역 회피와 전파력 상승으로 감염 차단 중심의 집단 면역 달성에는 한계가 생겼지만, mRNA와 바이러스 전달체 플랫폼은 세포 내에서 직접 항원을 발현시켜 항체와 티세포 면역을 모두 자극함으로써 중증화를 막아내는 핵심 방어 기전으로 작용하고 있습니다.

※ 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.😉

Answer 3

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

변이 바이러스는 기존 면역을 회피하고 전파력이 높아질 수 있어 백신 접종만으로 집단면역을 달성하기 어렵습니다. mRNA백신은 항원 단백질의 설계 정보를 세포에 전달하고 바이러스 전달체 백신은 무해하게 변형한 바이러스로 항원 유전자를 전달합니다.