'부항·피지흡입기 원리'로 세포막 열었더니 코로나 DNA백신 효과100배

한미 공동연구, 사이언스 어드밴시스 발표

연구팀은 주의 접종 부위 피부에 부항 컵을 놓고 음압을 가했다. 사이언스 어드밴시스 제공

한미 연구팀이 한방치료법인 부항과 피부관리에 사용되는 피지흡입기의 원리를 활용해 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)용 DNA백신의 효과를 100배 높이는 방법을 알아냈다.

 

린하오 미국 럿거스대 기계항공공학부 교수와 조엘 매슬로우 진원생명과학 최고의학책임자(CMO) 공동 연구팀은 부항의 원리를 이용해 세포에 음압을 가하는 방식으로 쥐 실험에서 백신의 항체 형성률을 100배 높였다고 5일 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.

 

DNA백신, 리보핵산(RNA) 백신과 같은 핵산 백신은 항원의 유전정보를 담은 DNA와 RNA를 세포에 전달하면 세포가 항원을 만들고 인체가 여기에 대항하는 항체를 만드는 방식으로 작동한다. 인체는 핵산 물질은 몸속에 주입되면 이물질로 보고 세포에 들어가기 전에 빠르게 분해한다. 핵산을 보호해 세포 속까지 잘 전달해야 백신의 효과를 최대로 높일 수 있다.

 

제약사 화이자, 바이오엔테크와 모더나가 만든 mRNA 기반 코로나19 백신은 지질나노입자에 mRNA를 담아 세포까지 손상 없이 전달하도록 해 큰 효과를 봤다. DNA백신의 경우 세포막을 통과해 항원DNA를 세포까지 전달하기 위해 피부에 전기자극을 주고 순간적으로 세포막을 여는 ‘전기천공법’이 주로 쓰인다. 다만 전기천공법은 세포도 손상을 입을 가능성이 있고 염증과 통증이 발생하는 부작용이 있다.

 

부항의 원리를 활용해 코로나19 DNA 백신의 효과를 높이는 연구결과가 발표됐다. 게티이미지뱅크 제공

연구팀은 DNA를 세포 속에 넣는 방법으로 한국과 중국에서 한방치료에 사용되는 부항의 원리에 주목했다. 부항은 가열한 컵을 피부에 대고 공기를 빨아들여 음압을 만드는 식으로 혈액 순환을 촉진하는 전통 요법이다. 부항처럼 적당한 음압을 피부에 만들게 되면 피부세포의 세포막이 일부 흐물흐물해지면서 DNA가 들어갈 틈을 만들게 된다는 게 연구팀의 설명이다.

 

진원생명과학은 부항과 피지흡입기 기술을 응용한 주사 장비인 흡인작용 피내접종기 ‘진덤(GeneDerm)’을 개발해 왔다. 진덤은 국내 특허 등이 등록됐지만 부항과 비슷한 방식이 실제로 DNA 백신의 효과를 높이는 것이 국제학술지를 통해 확인된 것은 처음이다. 진원생명과학은 이전 DNA 치료제와 백신에는 전기천공법을 썼지만 코로나19 백신에 처음으로 진덤을 활용했다.

 

진원생명과학 관계자는 “피지흡입기와 비슷한 방식”이라며 “DNA 백신을 피부밑에 주입한 후 당기는 압력을 통해 물리적 자극을 주면 세포벽이 흐물흐물해지고 그 사이로 투여된 DNA 백신이 주입된다”고 말했다.

 

연구팀은 진원생명과학이 개발 중인 DNA 백신 ‘GLS-5310’을 쥐의 피부 아래에 주사한 후 피부에 입구 6mm 지름의 진덤을 대고 30초 동안 빨아들였다. 그 결과 진덤으로 압력을 줬을 때가 백신만 주사했을 때보다 항체가 100배 더 많이 생성됐다. 린 교수는 “간단할 뿐만 아니라 통증이 없으며 알려진 부작용도 없다”고 말했다.

 

린 교수는 “흡입 기반 기술은 핵산을 주입한 후 피부에 완전히 비침습적으로 중간 정도의 음압을 가하면 구현된다”며 “핵산 치료제와 백신 실험, 임상에 사용하기 쉽고 비용 효율적이며 확장성이 뛰어난 플랫폼”이라고 말했다.

 

 

진원생명과학이 개발중인 흡인작용 피내접종기 '진덤'의 모습이다. 접종 후 음압을 가하지 않은 경우(검은색), 음압을 한 차례 가한 경우(파란색), 두 차례 가한 경우(빨간색)를 비교하면 29일에는 음압을 가한 경우가 약 100배 많은 항체를 형성하는 것으로 나타났다. 사이언스 어드밴시스 제공

진원생명과학은 진덤을 이용해 국내에서 코로나 DNA 백신 임상 1/2a상을 진행중이다. 업체가 7월 발표한 임상 1상에서는 45명으로 대상으로 GLS-5310을 진덤으로 접종한 결과 저용량 0.6mg 8주 간격 2회 접종군에서 혈청전환률 93%를 보였다고 발표했다. T세포 면역반응은 접종자의 91.1%에서 확인한 것으로 나타났다. 진원생명과학 관계자는 “1상 결과는 괜찮았고 300명을 대상으로 2상 임상을 진행하기 위해 피험자를 모집중”이라고 말했다.

 

박영근 진원생명과학 대표는 “DNA 백신 공급을 원활하게 하기 위해 저렴하고 대량생산이 가능하며 사용이 편리한 접종법 개발을 위한 노력의 결과물”이라며 “진덤은 투여 후 1시간만에 유전자 발현을 유도하기 때문에 감염병 백신 분야 뿐 아니라 치료 즉시 효과가 필요한 항암치료에서도 DNA 치료제의 잠재성을 갖춘 것으로 판단한다”고 말했다.