국가간 무역, 현대화 및 세계화로 신∙변종 감염병 및 대유행이 전세계적으로 발생하여 경제, 안보, 보건의료 등 사회적 문제가 되고 있다. 백신 접종은 생명체에 적응면역체계를 제공하여 면역력을 유지해 감염병을 예방하는데 가장 효과적인 방법이고 정책이다. 일부 백신항원은 낮은 면역활성능을 갖고 있어 체액성 또는 세포성면역을 최적으로 유도하는 어주번트를 면역보조제로 활용한다. 어주번트는 ...
국가간 무역, 현대화 및 세계화로 신∙변종 감염병 및 대유행이 전세계적으로 발생하여 경제, 안보, 보건의료 등 사회적 문제가 되고 있다. 백신 접종은 생명체에 적응면역체계를 제공하여 면역력을 유지해 감염병을 예방하는데 가장 효과적인 방법이고 정책이다. 일부 백신항원은 낮은 면역활성능을 갖고 있어 체액성 또는 세포성면역을 최적으로 유도하는 어주번트를 면역보조제로 활용한다. 어주번트는 면역반응을 조절하여 백신보조제로 활용되며 일반적으로 면역활성능을 증가시켜 체액성 또는 세포성면역을 조절하고, 점막면역을 활성화하거나 면역력의 활동기간을 늘린다. 또한 어주번트의 활용은 백신의 효능이 커져 백신항원의 절대적 양 또는 접종 횟수를 줄이게 되고 백신의 안전성, 안정성 향상 및 경제적 비용 측면에서 이익으로 돌아온다. 최근 나노기술이 활용된 나노입자형 어주번트들이 연구되고 있으며 이 기술은 면역항원을 면역체계에 효과적으로 전달, 제시하며 서방출시켜 강력한 면역반응을 유도한다. 본 학위논문에서는 먼저 고분자 기반 폴리머좀 어주번트를 개발하여 면역항원과 면역활성제재를 면역세포에 동시 전달하는 시스템을 제안하였고 마우스 실험에서 효과적으로 항원특이적 체액성면역을 유도했다. 이를 통해 항원전달능 향상이 효과적인 면역반응을 유도한다는 점을 확인하였다. 다음으로 스쿠알렌을 담지하는 양이온성 폴리 아미노산 기반 수중유 에멀젼(CASq)를 개발하였다. 기존의 세포성면역 유도능이 떨어지는 상용 어주번트의 한계를 극복하며 체액성, 세포성면역을 모두 유도하는 어주번트를 제작하였다. CASq 가 포함된 백신은 효과적으로 항원을 면역세포에 전달하고 세포성면역을 유도하여 동물모델 실험에서 인플루엔자 바이러스 공격감염시 뛰어난 감염억제능과 항체생성능을 보여주었다. 마지막으로 첫 번째, 두 번째 연구를 바탕으로 면역활성능과 항원전달능을 향상하며 바이러스 감염 시 강력한 면역반응인 점막면역을 유도하기 위한 양이온성 아미노산 덴드리머를 제시하였고, 비강투여로 접종된 동물모델에서 효과적으로 항원특이적 항체생성을 유도하였다. 이러한 나노입자 기반 항원전달 시스템 어주번트는 강력한 면역활성능과 감염억제능을 나타내어 차세대 어주번트로 활용될 것으로 보인다.
국가간 무역, 현대화 및 세계화로 신∙변종 감염병 및 대유행이 전세계적으로 발생하여 경제, 안보, 보건의료 등 사회적 문제가 되고 있다. 백신 접종은 생명체에 적응면역체계를 제공하여 면역력을 유지해 감염병을 예방하는데 가장 효과적인 방법이고 정책이다. 일부 백신항원은 낮은 면역활성능을 갖고 있어 체액성 또는 세포성면역을 최적으로 유도하는 어주번트를 면역보조제로 활용한다. 어주번트는 면역반응을 조절하여 백신보조제로 활용되며 일반적으로 면역활성능을 증가시켜 체액성 또는 세포성면역을 조절하고, 점막면역을 활성화하거나 면역력의 활동기간을 늘린다. 또한 어주번트의 활용은 백신의 효능이 커져 백신항원의 절대적 양 또는 접종 횟수를 줄이게 되고 백신의 안전성, 안정성 향상 및 경제적 비용 측면에서 이익으로 돌아온다. 최근 나노기술이 활용된 나노입자형 어주번트들이 연구되고 있으며 이 기술은 면역항원을 면역체계에 효과적으로 전달, 제시하며 서방출시켜 강력한 면역반응을 유도한다. 본 학위논문에서는 먼저 고분자 기반 폴리머좀 어주번트를 개발하여 면역항원과 면역활성제재를 면역세포에 동시 전달하는 시스템을 제안하였고 마우스 실험에서 효과적으로 항원특이적 체액성면역을 유도했다. 이를 통해 항원전달능 향상이 효과적인 면역반응을 유도한다는 점을 확인하였다. 다음으로 스쿠알렌을 담지하는 양이온성 폴리 아미노산 기반 수중유 에멀젼(CASq)를 개발하였다. 기존의 세포성면역 유도능이 떨어지는 상용 어주번트의 한계를 극복하며 체액성, 세포성면역을 모두 유도하는 어주번트를 제작하였다. CASq 가 포함된 백신은 효과적으로 항원을 면역세포에 전달하고 세포성면역을 유도하여 동물모델 실험에서 인플루엔자 바이러스 공격감염시 뛰어난 감염억제능과 항체생성능을 보여주었다. 마지막으로 첫 번째, 두 번째 연구를 바탕으로 면역활성능과 항원전달능을 향상하며 바이러스 감염 시 강력한 면역반응인 점막면역을 유도하기 위한 양이온성 아미노산 덴드리머를 제시하였고, 비강투여로 접종된 동물모델에서 효과적으로 항원특이적 항체생성을 유도하였다. 이러한 나노입자 기반 항원전달 시스템 어주번트는 강력한 면역활성능과 감염억제능을 나타내어 차세대 어주번트로 활용될 것으로 보인다.
Infectious Diseases are newly emerging or continuously re-emerging because of various changes, including cross-country trade, and modernization, making the infectious disease crisis a national security issues. Vaccine is the most effective method to prevent against infectious diseases and provide ac...
Infectious Diseases are newly emerging or continuously re-emerging because of various changes, including cross-country trade, and modernization, making the infectious disease crisis a national security issues. Vaccine is the most effective method to prevent against infectious diseases and provide active adaptive immunity and long-term immunity. Some vaccine antigen has so poor immunogenicity that requires adjuvants for generating optimal immune responses including both humoral and cellular immunity. Adjuvants modify the immune responses in various ways to increase the immunogenicity of weak antigens, enhance retention time of immunity, stimulate and modulate humoral and cellular immunity, improve mucosal immunity and reduce dose of antigen required and cost of vaccines. In addition, nanoparticulate adjuvants enable to enhancing the delivery of antigens and sustained-releasing to the immune system, mediating the induction of the innate and adaptive immunity. In this dissertation, firstly, we report a polymeric vesicle, polymersome, as an adjuvant for co-delivery antigens and immune-stimulants to immune cells. Further, we injected polymersome formulated vaccine in mice, inducing robust antigen-specific antibody. Second, we established cationic poly(amino acid) based oil in water emulsion containing squalene (CASq) as a potent adjuvant for promoting both humoral and cellular immune responses. CASq exhibits great cellular antigen uptake efficacy and immune-activating efficacy, resulting in strong infection suppression ability against influenza virus. Finally, we designed homogeneous cationic poly-l-lysine based dendrimer (DLys) as a mucosal immunity induction adjuvant for intranasal administration. DLys formulated vaccine induced more antigen-specific antibody than antigen alone administration group, promising potential applications in nasal vaccination agents. Developing nanoparticulate adjuvants as next-generation adjuvants possibly open an avenue for inducing robust immune responses and protecting against infectious diseases.
Infectious Diseases are newly emerging or continuously re-emerging because of various changes, including cross-country trade, and modernization, making the infectious disease crisis a national security issues. Vaccine is the most effective method to prevent against infectious diseases and provide active adaptive immunity and long-term immunity. Some vaccine antigen has so poor immunogenicity that requires adjuvants for generating optimal immune responses including both humoral and cellular immunity. Adjuvants modify the immune responses in various ways to increase the immunogenicity of weak antigens, enhance retention time of immunity, stimulate and modulate humoral and cellular immunity, improve mucosal immunity and reduce dose of antigen required and cost of vaccines. In addition, nanoparticulate adjuvants enable to enhancing the delivery of antigens and sustained-releasing to the immune system, mediating the induction of the innate and adaptive immunity. In this dissertation, firstly, we report a polymeric vesicle, polymersome, as an adjuvant for co-delivery antigens and immune-stimulants to immune cells. Further, we injected polymersome formulated vaccine in mice, inducing robust antigen-specific antibody. Second, we established cationic poly(amino acid) based oil in water emulsion containing squalene (CASq) as a potent adjuvant for promoting both humoral and cellular immune responses. CASq exhibits great cellular antigen uptake efficacy and immune-activating efficacy, resulting in strong infection suppression ability against influenza virus. Finally, we designed homogeneous cationic poly-l-lysine based dendrimer (DLys) as a mucosal immunity induction adjuvant for intranasal administration. DLys formulated vaccine induced more antigen-specific antibody than antigen alone administration group, promising potential applications in nasal vaccination agents. Developing nanoparticulate adjuvants as next-generation adjuvants possibly open an avenue for inducing robust immune responses and protecting against infectious diseases.
주제어
#아미노산 고분자 폴리라이신 전달 플랫폼 인플루엔자 바이러스 백신 어쥬번트 면역증강 Vaccine Adjuvant Polymersome Oil in water emulsion Dendrimer Poly-L-Lysine Infectious diseases Influenza virus
학위논문 정보
저자
임종우
학위수여기관
Graduate School, Yonsei University
학위구분
국내박사
학과
Department of Chemical and Biomolecular Engineering
지도교수
함승주
발행연도
2020
총페이지
xv, 97장
키워드
아미노산 고분자 폴리라이신 전달 플랫폼 인플루엔자 바이러스 백신 어쥬번트 면역증강 Vaccine Adjuvant Polymersome Oil in water emulsion Dendrimer Poly-L-Lysine Infectious diseases Influenza virus
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