도전: 우리의 면역 체계는 질병을 유발하는 바이러스 및 박테리아와 같은 외부 침입자를 공격하여 건강을 유지하도록 도와준다. 때로는 무해한 침입자도 공격한다. 이것은 사람이 일반적으로 양성인 것에 알레르기 반응을 경험할 때 일어나는 일이다.

땅콩은 가장 흔한 알레르기 중 하나이다. 약 50명의 어린이 중 1명이 콩과 식물에 알레르기가 있으며 일부는 두드러기 또는 메스꺼움과 같은 가벼운 반응만 경험하지만 땅콩에 대한 노출은 다른 사람들에게 생명을 위협할 수 있으며 아나필락시스(과민증)를 유발할 수 있다.

연구에 따르면 땅콩에 대한 조기 노출은 알레르기 발병 위험을 줄이는 데 도움이 되지만 일부 어린이는 여전히 알레르기 반응을 보일 수 있다. 땅콩 알레르기가 있는 어린이의 약 20%는 자라면서 상태를 극복하지만 나머지는 평생 지속된다.

FDA 승인을 받은 유일한 땅콩 알레르기 치료제는 효과가 나타나는 데 몇 달이 걸리며 평생 매일 복용해야 한다. 또한 실제로 환자가 땅콩에 알레르기 반응을 보이는 것을 막지는 못한다. 단지 심각한 반응의 위험을 최소화할 뿐이다.

새로운 기능 UCLA의 연구원들은 이제 매우 효과적인 코로나19 백신에 사용되는 분자 유형인 mRNA를 사용하여 심각한 알레르기가 발생하는 것을 예방할 수 있을 뿐만 아니라 쥐의 땅콩 알레르기 징후를 역전시킬 수 있는 치료법을 개발했다.

"우리가 찾을 수 있는 한, mRNA는 알레르기 질환에 사용된 적이 없다."라고 ACS Nano에 발표된 팀 연구의 공동 저자인 André Nel은 말했다.

배경: 이전 연구에서 UCLA 연구원들은 나노입자를 사용하여 쥐의 간으로 직접 전달되었을 때 땅콩 알레르기를 완화시키는 "에피토프"로 알려진 땅콩 단백질의 특정 조각을 확인했다.

이는 외부 단백질을 견딜 수 있도록 면역 체계를 훈련시키는 간의 항원 제시 세포 때문인 것으로 보인다.

Nel은 "올바른 에피토프를 선택할 만큼 운이 좋다면 다른 모든 조각에 대한 반응을 억제하는 면역 메커니즘이 있다."라고 말했다. "그렇게 하면 질병에서 역할을 하는 전체 에피토프 앙상블을 돌볼 수 있다."

업그레이드: 새로운 연구를 위해 UCLA 연구원들은 세포에 땅콩 알레르기 에피토프를 생성하는 방법을 알려주는 지침으로 mRNA를 인코딩했다.

그런 다음 mRNA를 나노입자에 넣었다. 이것은 실제로 땅콩 단백질 에피토프 자체를 입자에 로딩하는 것보다 쉬웠으며, 미래에 단일 나노입자에 여러 에피토프를 포함할 수 있는 문을 열어준다. 이는 이 기술이 다른 유형의 알레르기를 치료하는 데 사용되는 경우 필요할 수 있다.

마지막으로 나노입자 표면에 설탕 분자를 추가하여 간의 항원 제시 세포에 결합하는 데 도움을 주었다.

결과: 새로운 땅콩 알레르기 치료제를 테스트하기 위해 일주일 간격으로 두 번 쥐에게 투여했다. 비교를 위해, 다른 쥐 그룹은 치료를 받지 않았거나, 설탕 단백질이 첨가되지 않은 치료를 받았거나, 아무 것도 코딩하지 않은 mRNA로 채워진 나노입자를 받았다.

일주일 후, 그들은 쥐에게 땅콩 알레르겐에 민감하게 만드는 땅콩 단백질 추출물을 먹였다. 그 후 일주일 후, 그들은 아나필락시스를 유발하기에 충분한 땅콩 단백질로 생쥐에게 도전했고 설탕 나노 입자 치료로 치료받은 그룹은 가장 덜 심각한 반응을 보였다. 이것은 치료가 심각한 땅콩 알레르기의 발병을 예방할 수 있음을 시사했다.

이미 땅콩에 심각한 알레르기가 있는 사람들을 잠재적으로 치료할 수 있는지 확인하기 위해 팀은 실험을 다시 수행했지만 이번에는 나노 입자를 투여하기 전에 땅콩 알레르기에 민감한 쥐를 만들었다.

다시 말하지만, 당 나노입자는 알레르기 챌린지 동안 가장 가벼운 증상을 나타내었고, 에피토프를 암호화하는 mRNA를 포함하는 입자로 처리된 쥐는 비교 그룹에 있는 것보다 "훨씬 더 가벼운 증상"을 경험했다.

특정 항체, 효소 및 기타 물질의 수준을 분석함으로써 연구자들은 새로운 치료법이 땅콩 단백질에 대한 동물의 내성을 증가시켜 본질적으로 땅콩 알레르기를 역전시켰다는 것을 확인할 수 있었다.

전망: 추가 실험실 테스트에서 모든 것이 순조롭게 진행된다면 UCLA 과학자들은 땅콩 알레르기 치료제가 약 3년 안에 인간 임상 시험에 준비될 수 있을 것이라고 믿는다.

더 멀리 내다보면, 그들은 동일한 시스템이 다른 알레르기를 치료하거나 예방하는 데 사용되는 것을 상상하고 있으며, 심지어 사람들이 제1형 당뇨병을 극복하도록 도울 수도 있다.

"우리는 우리의 플랫폼이 땅콩 알레르기를 진정시키는 데 효과가 있다는 것을 보여주었고, 우리는 이것이 자가면역 상태뿐만 아니라 음식과 약물에 있는 다른 알레르기도 똑같이 작용할 수 있다고 믿는다."라고 Nel은 말했다.