암환자별 특이적 항원에 대한 데이터 분석을 통해 개발된 다양한 형태(DNA, RNA, 펩타이드 등)의 암백신

종양 항원에 대한 방대한 데이터로 암백신 라이브러리를 구축할 수 있으며, 이를 통해 치료용 암백신 및 예방용 암백신을 신속하게 개발하는 데 활용

향후 5년 : 암환자 특이적 항원 또는 네오항원*과 그 효능을 빠르게 탐지하고, 이를 표적하는 RNA 또는 단백질 백신의 최적/고속 설계 기술 * 면역이 경험해 보지 못한 변형된 새로운 항원

향후 10년 : 암환자 맞춤형 공유 암백신 라이브러리 구축을 통해 개인 맞춤형 암백신 치료제 신속 사용

1) 종양특이 및 네오항원 탐지 기술

- NGS·Proteomics 기술을 통해 종양 특이적 변이, 이소체, 발현을 보이는 RNA 또는 단백질 항원 탐지

- 종양 특이적 변이, 이소체에서 유래되는 네오항원의 예측·동정과 MHC I/II class 결합 예측·검증

2) RNA 기반 암 백신 설계·생산 기술

- 종양 특이 네오항원을 발현하는 mRNA 구조체 최적 설계

- 종양 특이 네오항원에 특이 결합하는 암백신을 발현하는 mRNA 구조체 최적 설계

- 두 개 이상의 암백신을 발현하는 공유항원(Shared antigen) mRNA 구조체 설계

- 종양특이 mRNA 백신 전달 시스템 개발

3) 펩타이드 기반 암 백신 설계·생산 기술

- 암환자 종양 특이적 변이, 이소체에 유래되는 네오항원을 표적하는 펩타이드 백신 개발

- 종양 특이 네오항원에 결합하는 펩타이드 백신 최적 설계

- 종양 특이 네오항원에 특이 결합하는 펩타이드 백신 최적 설계

- 종양 특이 펩타이드 백신 전달 시스템 개발

개인맞춤형 최적 백신 설계·생산·품질평가 플랫폼 구축

- 암환자 맞춤형 공유항원 RNA 암백신 설계 플랫폼 구축

- 최적 RNA, 펩타이드 암백신 생산 공정 자동화(ex, 바이오파운드리)

- 암 백신 효능, 품질(안정성, 안전성) in-vitro/in-vivo 검증

4) 개인 맞춤형 암 백신 라이브러리 구축

- 암유전체 바이오 빅데이터 분석에서 Recurrent 종양 특이 항원, 네오항원 카탈로그 구축

- 카탈로그를 기반으로 한 암 백신 DNA, Virus 기반 라이브러리 구축

종양특이 항원, 네오항원을 표적하는 RNA/펩타이드 기반 암백신과 Multiplex 암백신의 최적 설계 기술의 도입 요구

(종양특이 네오항원) 돌연변이, LINE 삽입, Frameshift, 융합 유전자, MSI-high, 번역 후 화학변형 등에 의해 생성되고, 일반적으로 생식세포에 발현되지 않음(Smith C. 2019; Roudko V., 2020; Engelhard V., 2020)

- 네오항원 표적 백신이 CD4+T와 CD8+T 세포의 항원 반응을 유도한 후, 면역관문저해제(ICI) 치료를 하는 경우 환자의 생존율을 높이고, 피부암 환자에 네오항원 펩타이드 항체가 실린 DC를 처리받은 환자에서 좋은 예후 보임(Carreno B, 2015)

(공유항원 백신) 종양변이량(Tumor Mutational Burden)이 낮은 환자에 고품질 네오항원이 없는 경우  

- 여러 개의 항원을 동시에 사용할 수 있는 리포좀 전달체 기반 mRNA 백신과 anti-PDL1 치료 병행이 Type1 IFN와 T 세포 확보를 유도(Sahin, U. 2020)

- 뇌종양을 치료하기 위한 APVAC1, PAVAC2 백신은 사전에 준비된 공유항원 라이브러리와 환자 특이 네오항원 라이브러리를 포함하고, 이러한 항원은 Polylysine 전달체와 GM-CSF adjuvant를 사용하여 CD8+, CD4+ T 세포가 많아지도록 유도함(Hilf, N. 2019)

암 백신 플랫폼에는 DNA, RNA, 인공 펩타이드로 구별되며, T 세포 반응과 치료효과에 따라 최적의 플랫폼을 사용함(Vormehr, M. 2019; Van der Burg, S. 2016)

In situ vaccines(ISVs)은 종양세포를 사멸시켜 항원 생성을 증강하거나 선천면역을 통한 항종양 반응을 증강(예: TLRs, STING)(Pavlick, A. 2020; Ramanjulu, J. 2018)

국내 암 치료용 백신은 초기단계이지만 몇몇 기업에서 글로벌 임상시험 진행 중

- 제넥신은 자궁경부세포 전기천공법으로 플라스미드 DNA를 전달하는 방식의 DNA 백신의 임상 진행 중

- 애스톤사이언스는 최적화된 항원을 발굴하는 ‘Th-Vac Diocovery’ 플랫폼을 활용해 총 7개의 파이프라인을 구축

- 파미셀은 자가골수 조혈줄기세포 이용 항원에 DC 세포를 노출시켜 생산하는 암치료용 백신 파이프라인 2건의 임상시험을 진행 중

약물치료제, 표적치료제에 이어 종양특이 네오항원을 표적하는 암 백신의 개발로 암환자의 생명연장, 의료산업과 경제에 큰 기여를 할 수 있는 기술로 발전

난치성 암환자의 새로운 암백신 치료기법을 개인 맞춤형으로 신속하면서도 최적으로 적용할 수 있어서 사회적 비용의 감소

"암환자의 종양특이 항원, 네오항원을 신속히 탐지할 수 있는 분석 기술합성생물학 기반의 최적의 암백신 설계 빅데이터 구축과 AI 기술Multiplex 암백신 기술의 효능성 검증"

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