면역 반응 유도를 위한 효모-기반 백신 document_id A220623066026

백신은 질환의 예방 및 치료를 위한 건강 관리 산업에 유용한 가장 비용 효율이 높은 수단 중 하나이다. 그러나, 병원체성 감염원에 의한 감염에 의해 야기되는 질환 또는 그와 연관된 질환, 암, 유전적 결손 및 면역계의 다른 장애를 포함한 다양한 질환에 대한 안전하고 효과적인 백신 및 애주번트를 개발할 시급한 필요가 있다. 백신에 대한 문헌들, 예를 들어, Rabinovich et al., Science 265, 1401-1404 (1994)은, 바람직하게는 삶의 이른 시기에, 적은 횟수만으로 투여될 필요가 있으며, 경구적으로 투여할 수 있는 안전하고 열-안정적인 백신에 대한 필요가 여전히 존재한다고 언급하고 있다. 또한, 애주번트를 필요로 하지 않으며, 세포-매개성, 체액성, 및 점막성 면역성을 유도할 수 있는 백신 뿐만 아니라 하나 이상의 질환으로부터 개체를 보호할 수 있는 복합 백신이 바람직하다. 지금까지는, 있다면, 아주 적은 수의 백신만이 이러한 모든 범주를 만족시킨다. 사멸 또는 약독화된 병원체는 통상적인 백신, 특히 바이러스 감염에 대한 백신에서 빈번히 사용된다. 예를 들어, 두 가지 종류의 인플루엔자 백신이 현재 사용되고 있다. 보다 통상적인 백신은 전형적으로 팔에 주사하는 (사멸 바이러스를 함유하는) 불활성화된 백신이다. 비강-스프레이 플루 백신으로 불리는 (때때로 생 약독화된 인플루엔자 백신(Live Attenuated Influenza Vaccine)에 대해 LAIV로 불리기도 하는) 두 번째 백신은, 2003년에 승인되었으며, 비강 스프레이에 의해 투여되는 약독화된(약화된) 살아있는 바이러스를 함유한다. 세계보건기구(WHO)에 의하면, 인플루엔자 바이러스 타입 A 및 B는 급성 호흡기병의 공통적 원인이다. 두 바이러스 타입 모두 고려할만한 이환률 및 사망률의 전염병을 야기할 수 있지만, 인플루엔자 B 감염은 종종 지역화된 발생에 제한되는 반면, 인플루엔자 A 바이러스는 전세계적 전염병을 포함한 보다 큰 전염병의 주요한 원인이다. 인플루엔자 바이러스는 오소믹소 바이러스(Orthomyxo virus) 패밀리의 일원으로, 인간, 말, 개, 새 및 돼지를 포함한 넓은 숙주 범위를 갖고 있다. 그것은 10개의 바이러스 단백질을 코딩하는 8개의 RNA 단편으로 생산되는, 껍질로 둘러싸인 음성-센스 RNA 바이러스이다. 상기 바이러스는 감염된 숙주 세포의 핵에서 복제된다. 인플루엔자 바이러스는 유년층 및 노령층, 또는 면역손상된 개체들에게 가장 위험하다. 상기 바이러스는 인플루엔자 백신의 생산을 위한 바이러스의 생성을 위해 비히클로서 제공되는 계란에서 높은 역가로 증식될 수 있다. 인플루엔자 A 바이러스는 그들의 표면 항원이 빈번한 변화를 겪는 반면, 인플루엔자 B 바이러스는 덜 빈번하게 변화한다. 하나의 균주에 의한 감염에 따른 면역성은 계속적인 항원 변이체에 대해 완전히 보호할 수 없다. 결과적으로, 인플루엔자에 대한 새로운 백신은 다음 전염병을 가장 야기할 것 같은 유행하는 균주와 매치되도록 각 해 마다 디자인되어야 한다. 그러므로, WHO는 매년 사람들 사이에서 돌고 있는 가장 널리 퍼진 인플루엔자 균주의 감시에 기초한 데이터를 수집하고 인플루엔자 백신 조성물에 대한 권고를 하고 있다. 현재, 백신은 두 가지 아형의 인플루엔자 A 바이러스 및 인플루엔자 B 바이러스를 백신 중에 포함한다. 백신은 전형적으로 임상적 질환에 대해 건강한 성인의 대략 50% 내지 80%를 보호하고 있다. 재조합 DNA 기술에 의해 그의 개발이 가능해진 서브유닛 백신은 제한된 면역원성을 나타내기 때문에 현재까지는 실망적이다. 한 가지 예는 여러 HIV(인간 면역결핍성 바이러스) 서브유닛 백신에 대한 최근의 임상 시험으로, 이는 백신의 제한된 효능 뿐만 아니라, 일부 케이스에서 면역화된 개체들이 그들이 계속적으로 HIV에 노출되었을 때 가속화된 질환의 진전을 보였기 때문에 중단되었다; 예를 들어, Cohen, Science 264:1839 (1994); 및 Cohen, Science 264: 660 (1994)를 참고. 서브유닛 백신뿐만 아니라 사멸 바이러스 및 재조합 생 바이러스 백신의 한 가지 단점은 그들이 강력한 체액성 면역 반응을 자극하는 동안 보호적 세포-매개 면역성을 유도하는데 실패한다는 점이다. 1994년 국제 AIDS 컨퍼런스에서의 주요한 결론은 현재까지 임상에서 백신에 결여되어 있는 HIV 감염력을 예방하거나 감소시키는 세포독성 T 세포-매개 반응에 대한 필요가 있다는 것이다. 또한, 현재까지 시험된 HIV 백신은 일차적인 HIV 감염이 발생하는 점막 표면에 면역성을 유도하는데 실패했다. 더욱이, 미국에서 사용 승인 받은 애주번트인 알루미늄 염, 알루미늄 하이드록사이드 및 알루미늄 포스페이트 중 어떤 것도 세포-매개 면역성을 자극하지 못 했다. 또한, 알루미늄 염 제제는 동결 또는 감압동결건조될 수 없고, 그러한 애주번트가 모든 항원에 효과적인 것은 아니다. 전술한 HIV 백신 시험에서 시험된 것들을 포함한 효모 세포 중 일부를 포함한, 효모 세포는 서브유닛 단백질 백신의 생산에 이용되고 있다. 효모는 또한 비특이적인 방식으로 면역 반응을 프라이밍(priming)시키기 위하여(즉, 식세포작용 뿐만 아니라 보체 및 인터페론의 생산을 촉진하기 위하여) 면역화시키기 전에 동물에게 주입된다. 결과는 모호하고 그러한 프로토콜은 보호적 세포성 면역을 생성시키지 못한다; 예를 들면, Fattal-German et al. 1992, Dev. Biol. Stand. 77, 115-120; Bizzini et al. 1990, FEMS Mircobiol. Immunol. 2, 155-167(1990)을 참조. 이전의 연구들은 재조합 S. 세레비지에 효모를 백신 및 면역치료 벡터로서 이용하는 것에 대한 가능성을 보여준다. 예컨대, 미국 특허 5,830,463 및 7,083,787, 및 미국 특허공개공보 2004-0156858 A1 및 2006-0110755 A1 참조. 이들 효모-기반 면역치료 제품은 항원-특이적, CD8+ CTL-매개된 방식으로, 다양한 종류의 동물 종에서 인 비보에서 다양한 바이러스 및 암 항원을 발현하는 타겟 세포를 죽일 수 있는 면역 반응을 유도하는 것으로 확인되었다. Stubbs et al., Nat. Med. 7:625-629 (2001) 및 Lu et al., Cancer Research 64:5084-5088 (2004) 참조. 보다 구체적으로, 다른 연구들은 사카로마이세스 세레비지에가 수지상 세포에 의해 식균되고, 수지상 세포를 직접 활성화하며, 이어서 상기 수지상 세포는 매우 효율적인 방식으로 CD4+ 및 CD8+ T 세포에 효모 연관 단백질을 제시한다는 것을 보여주었다. 예컨대, Stubbs et al. Nature Med. 5:625-629 (2001) 및 U.S. Patent No. 7,083,787 참조. 수지상 세포와 직접적으로 반응할 수 있는 것과 더불어, 효모는 그들을 면역치료를 위한 이상적인 플랫폼을 만들어주는 다양한 다른 특성이 있다. 첫번째, 다중 항원은 단일 효모 균주 내에서 발현을 위해 조작될 수 있다(예컨대, Pichuantes et al., "Expression of heterologous gene products in yeast. In Protein Engineering - Principles and Practice, pp.129-162, J. L. Cleland and C. S. Craik, eds., Wiley-Liss, NewYork (1996) 참조). 이들 제제는 구성의 용이성 및 다중 항원을 타겟팅할 수 있는 능력을 포함하여, DNA 백신과 많은 이점을 공유한다. DNA 백신과 달리, 효모-기반 면역 치료 제제는 잠재적으로 독성이 있는 오염물을 제거하기 위한 강도 높은 정제를 요구하지 않는다. 미국 식품의약청(FDA)은 효모를 GRAS (Generally Recognized as Safe)로서 지정하고 있다. 이와 같이, 다른 백신 벡터들에 존재하는 독성과 안전성에 대한 우려는 효모-기반 운반 비히클에는 적용되지 않는다. 효과적인 백신을 생산하기 위한 모든 노력에도 불구하고, 다양한 면역 반응을 자극하기에 효과적인 백신 조성물에 대한 필요는 여전히 남아 있다. 인플루엔자 백신과 관련하여, 어린이, 노인 및 특정 고-위험 그룹에서 발병률은 여전히 심각하며, 개발 도상국에서는 백신 접종이 단발적이거나 거의 존재하지 않는다. 산업화된 국가에서는, 현재의 기술을 이용한 백신 생산에 요구되는 생산 문제, 고 비용 및 시간으로 인해, 피접종 인구를 수용할 수 있는 충분한 인플루엔자 백신의 생산이 저해되고 있다. 또한, 새로운 바이러스 균주의 위협 및 미래 전염병의 가능성은 보다 효과적이고 효율적으로 생산되는 인플루엔자 백신에 대한 관심을 증가시키고 있다. 그러므로, 다양한 인플루엔자 균주에 대한 장기 지속적이고 효과적인 보호를 제공해 주며, 신속하게 생산될 수 있고 인간 및 다른 동물에서 안전하게 사용될 수 있는 개선된 백신에 대한 필요가 있다. 그러나 이러한 우려와 필요는 비단 인플루엔자 백신에 한정되는 것이 아니라, 다른 바이러스 및 다른 감염성 병원체에 관련된 백신을 포함하여 다른 종류의 백신에 확장된다. 실로, 박테리아 및 기생충을 포함한 많은 병원체가 각 단계에 임하여 면역계에 대해 다른 서브세트의 항원을 제시하면서 단계적으로 개체를 감염시킨다. 또한, 많은 병원체는 면역계에 대해 병원체를 숨기거나 다르게는 면역계를 회피하는 일련의 전략을 발달시켜 왔다. 마지막으로 상술된 바이러스와 같이, 많은 병원체는 항원, 특히 그들의 표면에 존재하거나 표면에서 발현하는 항원을 발달 및 변이시켜왔으며, 이는 동시에 다중 종 또는 균주의 병원체에 의한 감염을 가능하게 하며, 이들은 백신화 전략을 복잡하게 한다. 한 가지 예로서, 말라리아를 야기할 수 있는 기생충(예컨대, Plasmodium falciparum 또는 Plasmodium vivax)에의 감염은 처음에는 감염된 모기에 물려 혈류를 통해 종충으로서 몸에 들어오나, 뒤이어 종충이 낭충으로의 급격한 변화를 겪는 간 세포를 순식간에 감염시킨다. 낭충은 간세포로부터 유리되어 신속하게 적혈구를 감염시키고, 기생충은 증식하고, 분화하고, 계속적으로 다른 세포를 감염시킨다. 따라서, 이상적인 백신은 혈액에서든지, 간에서든지, 또는 적혈구에서든지, 기생충의 모든 단계를 인식하고 파괴할 수 있도록 면역계를 프라이밍시킬 수 있는 것이다. 그러나 대부분의 백신은 모든 감염을 예방하거나 근절시킬 수는 없으며, 대신 생활사의 다른 단계 및 무활동의 감염이 정지되어 있는 동안, 질환을 야기하거나 개체에게 독성이 있는 병원체의 능력을 제한하는데 초점이 맞춰져 있다. 그러므로 감염성 질환 또는 다른 병원균에 의해 야기되는 질환의 전염과 싸우기 위해서는, 예방 또는 치료될 질환 또는 용태, 및/또는 주어진 시점에서의 특정 항원 또는 병원체에 대한 개체의 면역 상태에 따라, 우선적으로 세포-매개 면역 반응(예컨대, 세포독성 T 세포 (CTLs)의 생성)을 유도하거나, 우선적으로 체액성 반응(예컨대, 항체 반응)을 유도하거나, 또는 두 종류 모두의 면역 반응을 유도하는 것과 같이, 유도되는 면역 반응의 종류를 제어하거나 움직일 능력을 갖는 것이 바람직하다. 나아가, 적은 수의 투여로 효과적인 면역 반응을 자극할 수 있으며, 낮은 수준의 항원에의 노출로 면역 반응을 효과적으로 자극할 수 있는 (투여량-절약) 조성물을 제공하는 것이 유용할 것이다.