코로나-19 백신 총정리
인류의 문명이 시작되기 이전부터 인류는 많은 질병에 위협을 받아왔습니다.
그중 가장 오랜 기간 전 세계 인류에게 위력을 떨쳤던 병 중에 하나가 바로 천연두였습니다.
18세기까지 유럽에서만 매년 4십만 명 이상 죽었고, 역사상 기원전 1157년 이집트 람세스 5세, 로마 황제 마르쿠스 아우렐리우스, 프랑스 루이 15세, 영국의 여왕 엘리자베스 1세, 그리고 미국 링컨 대통령 모두 천연두에 걸렸었습니다.
세계 보건기구 WHO 발표에 의하면 20세기에도 천연두 때문에 3-5억 명이 죽었다고 합니다. 물론 지금은 인류 역사상 인류가 박멸한 최초의 질병으로, 1979년 WHO는 천연두의 박멸을 선언하였습니다.
이것이 가능했던 이유는 바로 ‘백신’이었습니다.
현재 우리나라에서는 신생아 때부터 시작하여 결행, B형 간염, 파상풍, 폴리오, 폐렴구군, 홍역, 수두, A형 간염, 일본뇌염 등 18종의 필수 예방접종뿐 아니라 기타 병에 대한 여러 가지 예방접종을 실시하고 있습니다.
그럼 이제 백신의 만드는 종류들에 대해서 알아봅니다.
전통적 백신 생산 방법
전통적인 방법으로는 살아있는 세균이나 바이러스를 배양한 후 병의 원인이 되는 성질을 약화시켜 몸이 주입하는 약독화 생백신 Live Attenuated Vaccine과 일단 백신을 약품으로 파괴한 후 그 일부 조직만 꺼내 백신으로 사용하는 불활성화 백신 (Inactivated Vaccine, 사백신)을 꼽을 수 있습니다. 생백신은 저렴하게 생산할 수 있고 면역 효과도 좋지만 아직 병원체가 살아있는 것이기 때문에 부작용이 많습니다. 반면 사백신은 부작용이 적어 안정적이지만 생산비가 많이 들고 면역 지속기간이 짧습니다.
그러나 최근 바이러스나 세균이 필요 없는 새로운 개념의 백신들이 등장하였습니다.
재조합 백신, Protein Subunit Vaccine
재조합 백신은 기존 백일해나 말라리아 백신에 사용되었던 방식인데, 세균이나 바이러스 전체가 필요한 것이 아니라 세균이나 바이러스가 가지고 있는 특정 단백질을 대량 생산해 백신으로 사용하는 것입니다. 당연히 부작용이 적고 안전합니다.
현재 노바백스 Novavax 백신이 이 방법을 사용하여 개발하였고, 우리나라 SK 바이오사이언스도 코로나 19 바이러스 표면에 있는 스파이크 단백질을 항원으로 이용해 백신을 개발 중에 있습니다.
재조합 백신은 유전자 재조합 기술을 이용해 만든 항원 단백질을 직접 주입해 면역반응 유도하는 것으로 가장 많이 사용되는 백신 플랫폼 중 하나입니다.
바이러스 유사입자 백신 VLP, Virus Like Particle
바이러스 유사 입자 백신은 바이러스 유전정보 없이 단백질 겉 껍데기만 사용하여 항체를 만드는 것으로 유전물질이 없기 때문에 감염과 증식이 불가능합니다.
지금까지 인체유두종바이러스나 자궁경부암백신 등에 대한 백신이 이 방식으로 만들어졌습니다.
변성 독소 백신 Toxoid Vaccine
바이러스가 인체에 질병을 일으키는 것은 바이러스나 박테리아 자체가 아니라 그것들이 생성한 ‘독소’라는 것에 착안한 방법인데, 이 바이러스나 박테리아가 병을 유발하는 ‘독소’에서 ‘독’을 제거한 톡소이드 Toxoid라는 변성 독소를 만들어 백신으로 사용하는 것입니다. 파상풍이나 디프테리아 백신을 이 방법으로 만들고 있습니다.
바이러스 벡터 백신 Virus Vector Vaccine
바이러스 벡터 백신은 전달체인 무해한 백터를 통해 바이러스 항원 유전자를 체내에 삽입하는 기술입니다. 이 기술로 이미 뎅기열이나 에볼라, 지카 바이러스 같은 전염병의 백신을 개발하여 안정된 기술이라고 합니다. 영국의 아스트라제네카, 러시아 가말레야, 중국 캔시노, 미국 존슨앤드존슨, 그리고 국내의 셀리드-LG화학(임상 1상) 등 다양한 회사들이 바이러스 벡터 기반 코로나-19 백신을 개발했거나 개발 중에 있습니다.
메신저 리보핵산 백신 mRNA
기존 방법이 바이러스나 박테리아 병원체 자체나 일부를 이용하여 만들었다면, 이 mRNA 백신은 박테리아나 병원체 자체가 필요 없는 방식으로, 바이러스가 가지고 있는 RNA 정보, 더 정확히 말하면 바이러스 표면에 있는 스파이크 단백질을 만드는 유전정보만 필요한 백신입니다.
이 mRNA 백신을 맞으면 메신저는 설계도인 RNA 정보를 체내 항체 단백질 합성 장소인 리보솜으로 운반합니다. 그러면 우리 인체는 mRNA 설계도대로 사스 코로나바이러스-2 스파이크 단백질이 생성됩니다. 그리고 우리 면역체계는 우리 몸에서 만들어진 이 스파이크 단백질을 마치 바이러스에 감염된 상황으로 착각해 항체를 만들게 되는 것입니다.
이 mRNA 기술은 이미 1961년 발견된 기술입니다.
이것이 현재처럼 사용화 되기 위해서는 두 가지 관문을 넘어야 합니다.
1. 인공 RNA 단백질 생성
여기에서 중요한 것은 1) 자연적인 mRNA와 유사한 단백질을 만들어야 하고, 2) 지속적으로 단백질이 생산되어야 하며 3) 과다한 면역반응이 일어나지 않게 하면서 4) mRNA가 몸 안에서 파괴되지 않아야 합니다.
2. 만들어진 인공 RNA 단백질을 파괴되지 않게 체내 항체 단백질 합성 장소인 리보솜까지 보호하는 지질 나노입자 liquid nanoparticle LNP 기술
문제는 그동안 계속 2번 LNP기술이 없었다는 것입니다. mRNA가 아무 보호장치 없이 노출되면 변형이 발생하여 설계도로서 기능을 잃기 때문입니다. 이것이 바로 지금까지 이 방법으로 백신을 만들지 못했던 이유입니다. 그렇지만 21세기 들어 2018년부터 아뷰투스 등 4개 사가 허가를 받았고, 이를 통해 백신의 꿈이 실현되게 된 것입니다. 현재 백신을 만든 화이자나 모더나도 이 보호 캡슐을 만드는 기술이 없기 때문에 로열티를 내고 아뷰투스 기술을 사용하고 있습니다.
mRNA 백신의 장점
1. 짧은 개발 기간
보통 1개의 백신을 개발하기 위해서는 약 10년 정도의 시간이 필요한데, 이번 mRNA 백신은 2020년 1월 사스 코로나바이러스-2의 염기서열이 공개된 후 2일 만에 mRNA-1273 백신의 염기서열이 밝혀졌고, 그 후 63일 만에 임상시험에 들어갔습니다. 그리고 2020년 12월 11일 미국 FDA에서 긴급 사용 승인을 받았습니다.
2. 안정성
보통의 백신은 항원물질을 외부에서 주입하지만 mRNA 백신은 항원이 되는 스파이크 단백질의 설계도만 보내줘서 독성이 없는 체내 자체 물질로 스파이크단백질 항원을 생산하기 때문에 안전합니다.
3. 경제성
개발 기간의 단축 및 항원을 만들 필요가 없이 유전자 정보만 알면 되기 때문에 개발 비용 단축으로 전체 백신 개발비용이 줄어들었습니다. 뿐만 아니라 기존 단백질 재조합 방식처럼 넓은 생산 공장이 필요 없습니다. 30평 규모의 생산시설에서 연간 300만 도즈의 백신을 생산할 수 있다고 합니다.
mRNA 백신의 단점
mRNA의 가장 큰 단점은 열안정성입니다.
화이자 백신의 경우 초저온 상태인 - 70℃에서 유통해야 합니다. 모더나의 경우 - 20℃이고요.
이유는 바로 지질 나노입자인 LNP 때문입니다. 현재 중국이나 미국, 그리고 우리나라 등 여러 개의 기업들인 이 열안정성을 확보한 mRNA 기술을 개발하려고 노력하고 있습니다.
한눈에 보는 백신들
생산시설의 제약이나 운송 등 여러 가지의 이유 때문에 개발한 나라에서 전량을 생산하는 것이 아니라 생산이 가능한 여러 국가에서 나누어 생산하고 있습니다. 문제는 충분한 물량을 생산하지 못한다는 것입니다. 게다가 국가 간 이기주의 때문에 개발한 나라들은 되도록이면 자국 국민들에게 먼저 백신 접종을 하려고 합니다.
그래서 현재 전 세계는 총성 없는 백신 전쟁 중입니다.
화이자-바이오엔 테크 백신을 개발한 미국과 독일 간의 마찰이 있었고, 아스트라제네카를 개발한 영국과 EU 간에 끊이지 않는 분쟁이 일고 있습니다. 인도는 인도에서 생산된 AZ 백신의 수출을 봉쇄하였습니다. 결국 미국과 영국, 이스라엘 등의 국가는 40-60%의 국민이 코로나-19 백신을 접종했습니다.
너무 많이 쌓여있는 잉여 백신도 문젯거리로 나타났습니다.
미국의 경우 노스캐롤라이나에서만 버려진 백신이 1,100명분이 넘고, 유통기한이 얼마 남지 않은 백신이 7월 말까지 3억 회분으로 추정되고 있습니다. 백신을 상상도 못 하는 제3세계들이나 개발도상국들도 많은데 말입니다.
이처럼 전 세계적으로 백신 불균형을 해소하는 것도 지금 우리가 가지고 있는 커다란 문제라고 전문가들은 지적합니다. 게다가 계속해서 발생하는 변이 바이러스에 대한 백신 대처방안 등도 또 다른 문제로 우리를 위협하고 있습니다.
감사합니다.
블로거 역사와 건강
· 내용상 오류나 저작권에 관련한 문의, 그리고 기타 문의사항은 댓글이나 h_h-2021@kakao.com 로 연락 주세요.
· 무단전재 및 재배포 금지합니다. 저작권에 충돌되는 이미지나 내용 등은 위 메일로 연락 부탁드립니다.
참고자료:
nip.kdca.go.kr/irgd/index.html
en.wikipedia.org/wiki/Vaccine
en.wikipedia.org/wiki/Messenger_RNA
www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/vaccines/different-vaccines/mrna.html
www.medigatenews.com/news/2896639885
www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000001003/selectBoardArticle.do?nttId=19594