현재 팬데믹의 규모로 볼 때, 전 세계의 연구자들이 SARS-COV-2 백신 경쟁에 뛰어들고 있는 것은 그리 놀라운 일이 아닙니다. 현재 연구 중인 백신의 후보군에는 크게 4가지 종류가 있으나, 이 모든 종류들이 가지고 있는 한 가지의 공통점은 바로 특성 규명을 위해 크로마토그래피와 질량 분석을 사용한다는 점입니다.
이 문서에서는 크로마토그래피 분리법으로 특성을 규명한 각 백신의 종류별 사례를 살펴봅니다.
바이러스 백신
예: 홍역 백신, 소아마비 백신
전제: 바이러스 백신은 백신을 만들기 위해 약화 또는 감쇄된 형태의 바이러스를 사용합니다. 이처럼 약화된 바이러스는 인체에 질병을 일으키지는 못하지만 인체 면역 체계에 노출되었을 때 여전히 면역 반응을 일으킵니다. 이로 인해 인체의 면역 체계는 병원체에 대한 기억(예: 면역성)을 갖게 되고, 추후 완전한 활성을 갖춘 형태의 바이러스에 노출되었을 때에 면역 반응을 일으킵니다.
사용된 방법: Shin 팀이 저술한 논문에서는 크기 배제 크로마토그래피(SEC)를 사용해 분해된 캡시드 단백질에서 원형 바이러스 입자를 분리하였으며, 이온 교환 크로마토그래피(IEX)를 사용해 제품을 심화 정제하였습니다.
바이러스 벡터 백신
예: 에볼라 백신
전제: 바이러스가 벡터로 사용되며 유전적 조작을 통해 다른 병원체로부터 단백질을 생성해 면역성을 획득합니다. 벡터는 복제될 수도 있으며 아닐 수도 있습니다.
사용된 방법: Wang 팀은 IEX의 한 종류인 음이온 교환 크로마토그래피(Anion exchange chromatography; AEX)를 사용해 내부가 꽉 차 있는 AAV6 캡시드와 내부가 비어 있는 AAV6 캡시드를 구별하였습니다.
캘리포니아 대학교의 Emily C. Hartman은 크기 배제 크로마토그래피(Size exclusion chromatography; SEC)를 사용해 바이러스 캡시드 기반의 약물 전달체의 모든 단일 아미노산 변이체를 정량 분석하였습니다.
핵산 백신
예: 이 방법을 사용해 인간용으로 허가된 백신은 현재 없으나, 20개의 연구 그룹이 현재 이 유형의 백신에 대해 연구 중입니다.
전제: 이 테크닉은 면역 반응을 일으키는 단백질을 코딩하는 병원체의 DNA 또는 RNA 물질을 이용합니다.
사용된 방법: DNA 백신의 정제 테크닉 리뷰에서 캔버라 대학교의 연구 팀이 친화도 크로마토그래피(Affinity chromatography)부터 소수성 상호작용 크로마토그래피(Hydrophobic interaction chromatography; HIC)에 이르는 다양한 테크닉을 사용해 백신용 DNA 플라스미드를 정제하였습니다.
Catherine Lancaster가 이끄는 또 다른 연구 팀은 SARS-CoV-2의 침 모양 당단백질 분석에 필요한 것과 비슷한 방식으로 Chikungunya 바이러스 당단백질의 N-glycan 패턴을 특성 규명하였습니다. 현재 가장 높은 수준의 재현성을 보장하고 추후 작업의 속도를 높일 수 있는 유리 글리칸 키트 이용이 가능합니다.
단백질 기반의 백신
예: Hepatitis B 백신, 인간 유두종 바이러스(HPV) 백신
전제: 이 백신은 일반적으로 바이러스 단백질 서브유닛 또는 바이러스와 유사한 입자(VLP)에 기반을 두고 있으며, 단백질의 체내 직접 주입을 통해 작용합니다. 이는 인체가 바이러스 원형보다는 단백질을 식별하고 면역 반응을 축적할 수 있도록 합니다.
사용된 방법: 단백질 기반 백신의 도구로 크기 배제 크로마토그래피(Size exclusion chromatography; SEC)를 사용하는 과정이 Santana 팀의 연구에 나와 있으며, 여기에서 이들 팀은 BioSec-3 기술을 사용해 새 혈구응집소(HA)의 활성 형태의 양을 측정하여 인플루엔자 백신에 활용하였습니다.
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