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코로나19 백신의 개발 과정 및 백신의 원리 바로 알기

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다양한 플랫폼의 백신 개발 중

민주주의와 인류 건강에 새 이정표 제시


전 세계적으로 현재까지 코로나19 바이러스에 1억 4천만 명 이상이 감염되었으며, 3백만명 이상이 사망하였다. (2021년 4월 27일, WHO 자료 기준) 각 국가와 국제 조직들은 코로나19 백신 개발을 위해 노력해왔다. 그 결과 여러 코로나19 백신이 개발되어 접종되고 있다. 또한 현재도 수많은 백신들이 개발 중에 있다. 현재 사람을 대상으로 90여 개의 코로나19 백신 임상시험 및 180여개의 전임상 단계의 실험이 진행 중에 있다. 이 중 아단위단백질백신 (Protein subunit vaccine)이 30% 이상으로 현재 개발 중인 백신들에 있어 가장 많이 활용되는 기술이며, 그 외에 바이러스 벡터 백신, DNA, RNA 백신 등 다양한 플랫폼의 백신들이 개발 중에 있다.


현재 사람을 대상으로 90여 개의 코로나 19 백신 임상시험 및 180여 개의 전임상 단계의 실험이 진행중에 있다. 이중 아단위단백질백신 (Protein subunit vaccine)이 30% 이상으로 현재 개발 중인 백신들에 있어 가장 많이 활용되는 기술이며, 그 이외에 바이러스 벡터백신, DNA, RNA 백신 등 다 양한 플랫폼의 백신들이 개발 중에 있다. (2021년 4월23일,WHO 자료기준) 코로나19 백신의 개발 속도는 기존의 일반 백신 개발 속도와 비교되지 않을 정도로 빠르다. 바이러스의 유전자 서열 확인에서부터 1상 임상 시험까지 보통 3~9년이 걸리는데, 이번 코로나19 팬데믹 중에는 6개월 미만의 시간이 걸렸다.



과학자들의 지난 노력, 현재 백신 개발 속도 가속화의 원동력

코로나19 백신의 개발 과정은 실험실에서 시작한다. 코로나19를 유발하는 바이러스는 SARS와 MERS를 유발하는 바이러스와 관련이 있다. 여러 과학자들은 SARS와 MERS 백신 개발을 위해 과거 수년간 노력해 왔다. 이러한 노력이 현재 코로나 19 백신 개발 속도를 가속화 하는데 큰 도움이 되었다. 실험실 단계를 지나면 3단계의 사람대상 임상 시험을 통해 백신이 안전하고 효과적인지를 확인한다. 3단계의 임상 시험을 통해백신의 안전성과 효능이 증명되면, 우리나라의 식품의약품안전처와 같은 각 국가의 의약품 규제 및 허가를 담당하는 기관들이 백신 자료를 검토하고 승인한다. 승인받은 백신은 대량 생산과 공급 과정을 거치게되는데, 코로나 백신의 경우 백신이 허가 받기전인 3상 임상 시험이 진행중인 동안 이러한 과정이 시작되어, 백신 최종 공급까지의 시간을 앞당기고자 하였다. 이는 일반적으로 3상 임상 시험 결과가 나온 후 허가 단계 중 대량 생산 과정을 시작하는 기존의 절차와 다른 점이다. 이번 코로나19 백신의 경우, mRNA 백신은 보관온도가 매우낮기 때문에 백신이 유통되는 과정에 대한 철저한 준비가 중요하였다. 이러한 과정을 거쳐 백신이 접종되면, 이후 임상시험이 아닌 실제 사용 (Real world data)에 대한 자료를 수집하여 안전성을 추적한다.


  



mRNA 백신, 바이러스벡터 백신 등…코로나19 백신의 유형

코로나19 백신의 주요 5가지 유형으로, mRNA 백신(화이자, 모더나), 바이러스벡터 백신 (아스트라제네카, 얀센), 불활화 백신, DNA 백신, 재조합백신(노바백스) 등 여러 종류의 백신 플랫폼이 코로나19 백신에 사용되었다. 이러한 백신들은 공통적으로 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 몸안에 전달하여, 면역시스템을 작동시켜 몸안에서 항체를 만들어 낼 수 있도록 한다. 백신들간의 차이라면, 이러한 단백질을 몸안에 어떻게 전달하느냐이다. 화이자와 모더나와 같은 mRNA 백신의 경우, 코로나19 바이러스의 mRNA를 지방막으로 포장하여 우리 몸 안에 전달한다. 이렇게 전달된 mRNA로 몸 안에서 단백질을 만들어 낸다. DNA 백신도 특정 단백질의 DNA를 세포안에 주입하여 몸 안에서 단백질이 만들어지도록 한다.



아스트라제네카나 얀센 백신과 같은 바이러스 벡터 백신은 무해하도록 조작된 아데노 바이러스로 코로나 표면항원 유전자를 포장하여 몸 안에 전달한다. 노바백스와 같은 재조합 백신은 바이러스 단백질의 일부를 재조합하여 이를 몸 안에 주입하는 것이다. 이러한 차이를 좀 더 구체적으로, 3가지의 백신 유형으로 나눠볼 수 있다. 즉 바이러스를 전체 세포로 사용하는지, 바이러스의 일부를 잘라 사용하는지, 나아가 좀 더 작은 단위인 바이러스의 유전자만을 사용하는지로 나눠진다. 전세포를 사용하는 경우에는 바이러스 자체를 주입하면, 질환이 유발될 수 있기 때문에 바이러스를 열이나 약물 등으로 불활성화하거나(불활 성화백신), 약독화(생백신), 또는 무해한 바이러스 껍질에 목표 바이러스의 유전자를 삽입한다. (바이러스 벡터 백신)




전체 병원균 활용 접근 방식




현재 임상 시험되고 있는 백신들에 있어 가장 많이 활용되는기술인 아단위단백질 사용은, 면역 기전을 유발하기 위해 특정 부분만을 사용하여 백신 이상 반응을 줄이고자 하는 기술이다. 현재 상용되고 있는 백신들 중 인플루엔자 백신 등 일반적으로 많이 사용되고 있는 백신 기술이다. 핵산 백신은 이번 코로나19 팬데믹을 시작으로 처음 사람을 대상으로 상용화된 백신이다. DNA 또는 mRNA의 형태로 몸안에 주입이 되는데, mRNA의 경우 몸 안에서 쉽게 분해되기 때문에 지질막으로 mRNA를 포장하여 몸안에 주입한다. mRNA 백신은 제조를 위한 준비 시간 및 과정이 기존 백신제조에 비해 크게 단축될 수 있는 장점이 있다. 그러나, 열에 매우 취약하여 유통과정에 있어 최저온 보관을 필요로 한다. 

현재 우리나라에서 허가 받아 사용되고 있는 백신은 네가지인데, 아스트라제네카, 화이자, 모더나 그리고 얀센 백신이다.



DNA나 RNA와 같이 특정 단백질을 위한 유전물질을 활용





송 록 연구원은 2004년 의사 면허를 취득하고 2009년 산부인과 전문의를 수료했다. 또한 2011부터 2019년까지 GSK 백신학술부 이사, 2019부터 2020년까지 질병관리청 역학조사관을 역임했으며, 현재 국제백신연구소 책임연구원으로 활동 중이다.