기능성 인플루엔자 바이러스 유사 입자들 document_id A220623064524

인플루엔자 바이러스는 오르쏘믹소바이러스 군의 일원이다(머피 앤 웹스터, 1996 참조). 여기에는 A, B 및 C로 정해진 3개의 아형인 인플루엔자 바이러스가 있다. 인플루엔자 비리온은 분할된 네거티브-센스 RNA 게놈을 포함한다. 상기 인플루엔자 비리온은 다음 단백질을 포함한다: 헤마글루티닌(HA), 뉴라미니다제(NA), 매트릭스(M1), 양성자 이온-채널 단백질 2(M2), 핵단백질(NP), 폴리머라제 염기 단백질 1(PB1), 폴리머라제 염기 단백질 2(PB2), 폴리머라제 산 단백질(PA) 및 비구조 단백질 2(NS2) 단백질. HA, NA, M1 및 M2는 막 관련 단백질인 반면, NP, PB1, PB2, PA 및 NS2는 뉴클레오캡시드 관련 단백질이다. NS1은 비리온 입자와 관련된 것이 아닌 인플루엔자-감염 세포에 특이적인 유일한 비구조 단백질이다. M1 단백질은 인플루엔자 입자들에서 가장 풍부한 단백질이다. HA 및 NA 단백질은 바이러스 부착과 바이러스 입자들의 세포 속의 침투의 원인이 되는 외피 당 단백질(envelope glycoprotein)이고 바이러스 중화 및 방어 면역에 대한 주요 면역우성항원결정인자(immunodominant epitopes)의 공급원이다. HA 및 NA 단백질 모두는 예방 인플루엔자 백신들을 위한 가장 중요한 성분으로 고려된다. 인플루엔자 바이러스 감염은 살리실산-함유 세포 수용체(당단백질 및 당지질)에 비리온 표면 HA 단백질의 부착에 의해 개시된다. NA 단백질은 살리실산 수용체의 처리를 매개하고 세포 속으로의 바이러스 침투는 HA-의존 수용체-매개 내포작용에 의존한다. 인플루엔자 비리온을 함유하는 내화된 엔도솜의 산성 범위 내에서, HA 단백질은 바이러스와 숙주 세포 막들의 융합을 유도하고 그 후에 바이러스 해체 및 바이러스 RNA 합성을 위해 세포 핵 속으로 이동하는 뉴클레오캡시드-관련 리보뉴클레오프로틴(RNPs)으로부터 M1 단백질의 M2-매개 배출을 유도하는 구조변형을 겪는다. HA 분자에 대한 항체들은 바이러스 감염성을 중화시킴으로써 바이러스 감염을 막을 수 있는 반면에, NA 단백질에 대한 항체들은 바이러스 복제의 초기 단계에 대한 이들의 영향을 매개한다. 불활성화된 인플루엔자 A 및 B 바이러스 백신들은 경구 투여용 3가형 백신으로 생산된다. 이런 3가형 백신들은 속도침강 원심분리 또는 컬럼크로마토그래피에 의해 정제되고, 포르말린 또는 β-프로피오락톤으로 불활성화된 유정란(embryonated chicken eggs)의 요낭에 1가 부피로 생산되고 소정의 연 동안 인구들 사이에서 유포되는 인플루엔자의 A형 및 B형 균주의 2개 균주의 혼합물로서 제제화된다. 구입가능한 상업용 인플루엔자 바이러스들은 전바이러스(WV) 또는 소비리온(SV; 분리되거나 정제된 표면 항원) 바이러스 백신이다. WV 백신은 온전하고, 불활성화된 비리온들을 포함한다. 트라이-n-뷰틸 인산염(Flu-shield, Wyeth-Lederle)과 같은 용매로 처리한 SV 백신들은 거의 모든 바이러스성 구조 단백질과 일부의 바이러스 외피를 포함한다. 트리톤 X-100(Fluzone, Sanoofi-Aventis; Fluvirin, Novartis)으로 용해된 SV 백신들은 주로 HA 모노머, NA 및 NP의 집합체를 함유하나, 비록 잔여량의 다른 바이러스성 구조 단백질들이 존재한다. 살아있는 약화된 한랭-적응 바이러스 백신(live attenuated cold-adapted virus vaccine)(Flumist, MedImmune)은 활성 면역화 및 5-17세의 건강한 어린이 및 청소년 및 18-49세의 건강한 성인에서 인플루엔자 A 및 B 바이러스에 의해 발생된 질환의 예방을 위해 필요한 비강 전달 백신으로 상업용으로 FDA에 의해 최근에 판매 승인을 받았다. 여러 재조합 제품은 재조합 인플루엔자 백신 후보로서 개발되었다. 이런 시도들은 인플루엔자 바이러스 A형 HA 및 NA 단백질의 발현, 생산 및 정제에 집중하였고, 이런 단백질들의 발현은 바큘로바이러스 감염된 곤충 세포(Crawford et al, 1999; Johansson, 1999; Treanor et al., 1996), 바이러스성 벡터(Pushko et al., 1997; Berglund et al., 1999) 및 DNA 백신 구조물(vaccine constructs)(Olsen et al., 1997)을 사용하는 것을 포함한다. 크라우포드 등(1999)은 바큘로바이러스 감염된 곤충 세포들에 발현된 인플루엔자 HA는 조류 H5 및 H7 인플루엔자 아형에 의해 발생한 치명적인 인플루엔자 질환을 예방할 수 있다는 것을 증명하였다. 동시에, 다른 그룹은 바큘로바이러스-발현된 인플루엔자 HA 및 NA 단백질들은 통상적인 백신에 의해 유도된 것보다 뛰어난 동물의 면역 반응을 유도한다는 것을 증명하였다(Johansson et al., 1999). 말 인플루엔자 바이러스의 바큘로바이러스-발현된 적혈구응집소의 면역원성과 유효성은 상동의 DNA 백신 후보와 비교하였다(Olsen et al., 1997). 총체적으로 감안할 때, 상기 데이터는 인플루엔자 바이러스 위협에 대한 높은 정도의 방어는 다양한 실험 방법과 다른 동물 모델에 사용하여, 재조합 HA 또는 NA 단백질로 유도될 수 있다는 것을 증명하였다. 라케이 등(1996)은 바큘로바이러스-유도된 인플루엔자 HA 백신은 복용에 문제가 없으며 단계 I 복용량 증가 안전 연구에서 지원자들에게 면역반응을 일으킨다는 것을 보여주었다. 그러나, HA 및/또는 NA 단백질로 이루어진 인플루엔자 백신들의 여러 번 복용으로 백신 접종된 지원자들에서 여러 임상 부위에 수행된 단계 II 연구의 결과들은 재조합 소단위 단백질 백신들은 방어 면역을 유발하지 않는다는 것을 나타내었다(G. Smith, Protein Sciences; M. Perdue, USDA. Personal Communications). 이런 결과들은 전염성 비리온의 HA 및 NA 페플로머의 표면상에 나타낸 입체형태적 항원결정인자들은 항체들의 중화 및 방어 면역의 유발에 중요하다는 것을 나타내었다. 재조합 인플루엔자 백신 후보에 다른 인플루엔자 단백질의 포함에 관하여, 여러 연구들이 수행되었고, 인플루엔자 핵단백질, NP 단독 또는 M1 단백질과의 조합된 인플루엔자 핵단백질이 관련된 실험들을 포함한다(Ulmer et al., 1993; Ulmer et al., 1998; Zhou et al., 1995; Tsui et al., 1998). 준-불변 내부 비리온 단백질(quasi-invariant inner virion proteins)로 이루어진 이런 백신 후보들은 주로 세포성(CD4+ 및 CD8+ 메모리 T 세포들)인 넓은 스펙트럼 면역을 유발하였다. 이런 실험들은 DNA 또는 바이러스성 유전 벡터의 사용을 포함하였다. 낮은 양의 DNA에 의한 실험들의 결과와 같이 적은 방어 또는 방어되지 않은 것과 같이 주사된 DNA의 비교적 큰 양이 필요하였다(Chen et al., 1998). 한편, 추가 선임상적 및 임상적 연구는 인플루엔자 NP 및 M1에 관련된 이런 DNA-기초 시도들이 안전하고, 효과적이며 지속적인지를 평가하기 위해 필요할 수 있다. 최근에, 인플루엔자에 더욱 효과적인 백신들을 개발하려는 시도에서, 입자 단백질들은 인플루엔자 M2 단백질 항원결정인자의 운반자로서 사용되었다. M2-기초 백신의 개발을 위한 논리적 근거는 동물 연구에서 인플루엔자에 대한 방어 면역은 M2 단백질들에 의해 유발되었다는 것이다(Slepushkin et al., 1995). 네이리넥 등(1999)은 HBcAg 캡시드-유사 입자들의 표면상에 M2 항원결정인자(들)를 노출하기 위해서 B형 간염 바이러스와의 아미노 말단 융합 파트너로서 23-aa 길이 M2 막 투과 도메인으로 사용되었다. 그러나, 전장 M2 단백질 및 M2-HBcAg VLP 모두는 쥐에서 탐지가능한 항체와 방어를 유도한다는 사실에도 불구하고, M2 단백질은 비리온 당 낮은 복제 수로 존재하며, 약한 항원성이며, 유리 인플루엔자 비리온에 결합된 항체들을 유발할 수 없으며, 세포 수용체들에 대한 바이러스 부착(즉, 바이러스 중화)을 막을 수 없기 때문에, 미래의 인플루엔자 백신들은 전적으로 M2 단백질을 기초로 하지는 않을 것 같다. 종래 연구들은 표면 인플루엔자 당단백질, HA 및 NA는 인플루엔자 바이러스에 대항하는 방어 면역의 유발을 위한 주요 표적이라는 것과 M1은 인플루엔자에 대한 세포 면역을 위한 보존된 표적을 제공하고, 새로운 백신 후보는 단백질 거대분자 입자로서 바이러스 유사 입자들(VLPs)과 같은 이런 바이러스성 항원을 포함할 수 있다는 것을 보여주었다. 또한, 이런 인플루엔자 항원들을 가진 입자는 인플루엔자 바이러스의 여러 균주에 대한 중화항체들을 유발하는 3차원 항원결정인자를 나타낼 수 있다. 여러 연구들은 재조합 인플루엔자 단백질들은 포유류 발현 플라스미드 또는 바큘로바이러스 벡터를 사용하여 세포 배양액에서 VLPs 속으로 자가 결합할 수 있다는 것을 증명하였다(Gomez-Puertas et al., 1999; Neumann et al., 2000; Latham and Galarza, 2001). 고메즈-푸에르타스 등(1999)은 인플루엔자 VLP의 효과적인 형성은 바이러스성 단백질의 발현 수준에 의존한다는 것을 증명하였다. 누만 등(2000)은 전적으로 복제된 cDNAs로부터 전염성 인플루엔자 바이러스 유사 입자들을 발생시키기 위한 포유류 발현 플라스미드-기초 시스템을 만들었다. 라탐 및 갈라자(2001)는 재조합 바큘로바이러스 공동-발현 HA, NA, M1 및 M2 유전자에 의해 감염된 곤충 세포들에서 인플루엔자 VLPs의 형성을 보고하였다. 이런 연구들은 인플루엔자 비리온 단백질들은 진핵생물에서의 공동 발현하자마자 자가 결합할 수 있다는 것을 증명하였다.