말라리아에 대한 차세대 유전자 약화 기생충(genetically attenuated parasite, GAP) 백신 모델이 개발됐다. 이 백신으로 말기 간 질환을 억제할 수 있는 것으로 확인됐다.
시애틀아동병원 연구팀이 개발한 말라리아용 GAP 백신 모델은 살아있는 기생충의 독성을 유전적으로 약화시킨 것이다. 이 백신이 상용화되면 말라리아가 풍토병인 지역 거주민들을 보호할 수 있으리라는 전망이다. 백신의 기본 특징은 메이2(Mei2) 유전자로 말기 간질환을 억제할 수 있다. 현재 이 백신은 임상시험의 최초 안전성 단계를 성공적으로 통과했다.
전 세계 말라리아 분포
말라리아는 말라리아 원충이 유발한 기생충 질병으로 암컷 아노펠레스(Anopheles) 속이 전염시킨다. 감염시키는 것으로 알려진 말라리아 원충은 총 5종으로 그중 두 가지인 열대열 말라리아(P. falciparum)와 삼일열 말라리아는 인체에 치명적이며 세계에서 가장 많이 분포됐다. 질병 자체가 치명적이며 모기로 쉽게 전염될 수 있다.
2018년 기준, 나이지리아는 말라리아 환자 발생률이 25%가 되면서 유병률이 가장 높은 국가로 기록됐다. 다음으로 콩고민주공화국(12%), 우간다(5%), 모잠비크(4%), 니제르(4%), 말리(3%), 앙골라(3%), 인도(3%) 순이었다.
2018년 말라리아는 생후 1~59개월 아동의 주요 사망 원인 중 하나가 됐다. 전 세계 소아 사망자 47%가 신생아였으며 53%는 생후 1~59개월이었다. 생후 1~59개월 사망자 중 약 5%는 말라리아가 사망 원인이었다.
말라리아용 GAP 백신
현재 치료법 개발은 난항을 거듭하고 있다. 기생충은 체내에 들어오면 매우 까다롭게 변한다. 말라리아 원충은 여러 가지 방법을 사용해 면역 반응을 회피하며 생존한다. 시애틀아동병원 연구팀은 말라리아용 예방 조치를 개발하면서 GAP 백신을 사용했다. 백신의 GPA LIVER 프린트(GAP LIVER-print)는 말라리아의 말기 간질환 단계를 표적으로 삼는다. 다른 GAP 백신과 유사하게 살아있으며 약화된 말라리아 원충을 공격한다. 또한, 이 백신에 대한 효능을 보이는 경우 새로운 말라리아에 감염될 가능성이 적다.
말라리아용 GAP 백신은 약화된 생균이 들어있는 백신과는 약간 다르다. GAP와 다른 백신 간의 유사성은 중증 증상이 발현되지 않으면서 올바른 면역 반응을 촉발해 보호력을 제공한다는 것이다. 차이점은 병원균을 약화시키는 방법이다.
홍역이나 인플루엔자 같은 대부분 백신은 동물 세포를 여러 차례 배양해 병원균을 통과시킨다. 이때 주로 사용된 동물 세포 배양은 병아리 배아다. 병원균을 동물 세포에서 복제할 때 배양 결과가 뛰어나며 사람 세포로 복제할 때는 배양 결과가 좋지 않다. 이 기법을 사용하면 사람 세포에서 병원균의 복제 능력은 매우 약화되거나 완전히 복제할 수 없게 된다. 하지만 면역체계는 병원균을 인식할 수 있다.
GAP 백신에서는 질병 진행과 관련된 핵심 프로세스를 무력화하기 위해 병원균을 유전적으로 편집한다. 말라리아의 경우 말라리아 원충의 필수 유전자를 제거한다. 이 유전자가 제거된 기생충은 사람의 간 내부에서 다음 주기로 진행될 수 없고 말라리아 발병이 중단된다. 이 GAP 백신 개념은 실험쥐 모델로 정립됐다.
연구팀은 1세대 GAP 백신을 업그레이드했다. 특히 말라리아의 간 발병 단계에서의 GAP를 조작했다. 기존 조기 억제보다 말기 억제가 면역 반응을 촉발하는 효과가 높았다.
새로운 GAP 모델이 특별한 것은 메이2 유전자를 포함시킨 것이다. 연구팀은 사람과 실험쥐의 말라리아 계통에서 이 유전자가 말라리아를 억제하는 데 매우 중요하다는 것을 밝혀냈다. 이 유전자가 고갈되면, 기생충은 간에서 확산된다. 하지만 면역 반응을 효과적으로 촉발하기 위해 말기 단계에서 억제할 수 있다.
연구팀은 인간 간-키메라 실험쥐 모델로 메이2 GAP 백신 모델을 테스트했다. 그리고 메이2 GAP가 간 확산 단계가 끝나고 혈액 확산 단계로 돌입할 시점에 기생충을 억제하는 것을 확인했다.
연구팀은 실험실 환경에서 효과를 입증했지만, 실제 사람 간에 어떻게 작용할지 확신할 수 없다고 시인했다. 지금까지 수집한 결과를 살펴보면 조기 임상시험을 시작하기에 충분하다고 덧붙였다. 현재까지는 최초 안전성 단계만 통과한 상태다.
GAP 백신은 말라리아를 효과적으로 예방할 수 있다는 기대를 모으고 있다. 풍토병 지역에서는 100% 보호 기능이 있는 백신이 필요하다.