지구촌을 휩쓸고 있는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산 사태를 인류는 잘 극복할 수 있을까? 전 세계적인 팬데믹(대유행)으로 유례없이 커진 공중보건 위기 극복의 핵심은 바로 ‘백신 및 치료제 개발에 놓여있다고 해도 과언이 아니다. 특히 독감을 일으키는 인플루엔자와 같은 바이러스는 박테리아를 죽이는 항생제와는 달리 직접적인 치료제 개발이 쉽지 않기 때문에 백신의 성공적인 개발이 인류의 코로나19 극복을 위한 가장 중요한 과제라고 하겠다. 이에 따라 과연 코로나19를 예방할 수 있는 백신은 개발될 수 있으며, 개발 가능하다면 과연 언제쯤이 될까가 초미의 관심사가 되고 있다. 현재 코로나19 백신 개발 어떻게 이뤄지고 있고 그 종류와 전망은 어떤지를 살펴본다.

과학자들이 다양한 기술을 사용해 개발 중인 백신은 100가지가 넘는다. 그중 일부는 임상적으로 잘 구축돼있고 다른 일부는 과거 의료용으로 승인된 적이 없다.

대부분의 코로나 백신 연구는 바이러스 표면에 붙어 인체 세포 침입을 도와주는 ‘스파이크 단백질’을 표적으로 한다. 면역 체계가 코로나19 감염의 관문인 스파이크 단백질의 활동을 억제해 바이러스 침입을 막아주는 항체를 생성하도록 하는 것이다. 이밖에도 바이러스 백신이 효과적으로 작용토록 하는 방법은 여러 가지가 있다. 신종 코로나바이러스 감염증(SARS-CoV-2, 이하 코로나19)을 치료하는 백신 개발에 성공하면 인위적으로 사람의 몸은 바이러스 감염에도 발병을 일으키지 않는 항체가 생성되어 면역 능력을 갖추게 된다. 다음은 뉴욕타임스가 분류한 백신의 종류와 전망.

■전제 바이러스 변형 백신

인체의 면역 반응을 이용해 코로나바이러스 자체를 변형시키는 백신(whole-virus vaccine)이다. ‘불활성화 백신 혹은 약독화 생백신’이 여기에 속한다.

오늘날 사용되는 백신은 대부분 질병을 유발할 수 없도록 바이러스를 불활성화 혹은 약독화된 형태로 만든다. 면역세포는 바이러스를 만나 항체를 생성한다. 백신 개발을 위해서는 아주 많은 바이러스를 배양하게 된다. 독감(인플루엔자) 백신은 전형적으로 닭의 알에서 자라거나 떠다니는 세포들로 가득찬 탱크에서 배양된다. 이 과정으로 새로운 백신을 일괄 생산하려면 수개월이 소요된다.

인플루엔자, 수두, 홍역, 유행성 이하선염이나 풍진 등의 치료제인 백신이 속한다. 개발업체로는 중국의 시노백(Sinovac) 등이 있다.

■유전자 백신

코로나바이러스 유전자 코드의 일부를 사용하는 백신이다. DNA 백신으로 알려져 있다.

많은 코로나바이러스 백신 실험에서 바이러스를 제공하지 않는다. 대신 바이러스 단백질을 생성할 수 있는 유전자 지침을 제공한다. 이 단백질이 면역체계를 자극해서 항체를 생성하고 코로나바이러스를 방어하는 다른체계를 구축하도록 돕는다.

이러한 유전자 접근방식 중 하나가 DNA 백신이다. 바이러스에서 분리한 단백질 혹은 해당 단백질 유전자로부터 생산된 DNA의 항원이 세포로 전달된다. 세포는 바이러스 유전자를 읽고 RNA 전사체의 분자에 복제한 다음 메신저RNA(mRNA)를 사용해 바이러스 단백질을 합성한다. 면역체계는 단백질을 감지하고 방어를 강화하게 된다.

스파이크 단백질에 기초한 원형 DNA 백신은 원숭이의 몸에 항체를 형성하는데 성공했다. DNA 백신은 현재 동물에게 사용이 허가되었으며 개를 위한 흑색세포종 백신과 말을 위한 웨스트나일바이러스 백신 등이 승인을 받았다. 인간에게 사용되도록 허가된 DNA 백신은 아직 존재하지 않으나 지카 바이러스와 조류독감 백신 연구가 진행중이다. 개발 업체는 한인 조셉 김 대표가 이끄는 제약사 이노비오(Inovio) 등이 있다.

■RNA 백신

일부 연구자들은 DNA를 건너뛰고 대신 RNA 전사체를 세포에 전달하려 한다. 세포가 메신저RNA(mRNA)를 읽고 면역 반응을 유발하는 스파이크 단백질을 만드는 것이다. 생명공학업체 모더나(Moderna)는 최근 코로나바이러스 백신 초기 임상시험 결과를 기반으로 8명의 봉사자들과 함께 소규모 안전성 테스트를 확보했다. RNA와 DNA 백신 모두 전통적인 방법보다 더 빨리 생산될 수 있다.

승인된 RNA 백신은 없지만 메르스 등 기타 질병에 대한 임상시험 결과가 있다. 개발업체는 모더나(Moderna)를 비롯해 화이자(Pfizer), 바이온텍(BioNTech), 큐어백(CureVac) 등이다.

■바이러스 벡터 백신

다른 바이러스를 사용해 코로나바이러스 유전자를 세포로 전달하는 백신이다. 아데노바이러스 등을 사용한 백신이다.

바이러스는 세포에 들어가는데 매우 능숙하다. 1990년대 이후 연구자들은 유전자를 세포에 전달해 질병에 대한 사람들의 면역 세포를 생성하고 있다.

바이러스 벡터 백신 일부는 광견병과 디스템퍼 전엽병 등 동물을 예방접종하는 데 사용되고 있다. 존슨 앤 존슨은 아데노바이러스를 사용하여 HIV 및 에볼라 백신을 개발했다. 둘 다 인간에게 안전한 것으로 입증되었으며 현재 효능시험 중이다. 개발업체로는 존슨 앤 존슨과 캔시노(CanSino), 옥스포드 대학 등이 있다.

■단백질 기반 백신

코로나바이러스의 단백질 또는 단백질 조각을 사용하는 백신이다. 바이러스 유사 입자 백신과 재조합 백신 2가지가 있다.

바이러스 유사 입자 백신의 경우 일부 백신은 바이러스 단백질의 조각들을 포함하는 입자이다. 바이러스가 아니기 때문에 질병을 일으킬 수는 없지만 바이러스 단백질이 어떻게 보이는지 면역체계를 보여줄 수 있다. HPV 백신은 이 범주에 속하며 개발업체로는 메디카고(Medicago)와 도헤티 인스티튜트 등이 있다.

다음은 단백질 재조합 백신. 효모나 다른 세포가 바이러스의 유전자를 운반해 항원 역할을 하는 바이러스단백질로 발현된다. 이후 대량 생산 항체들이 백신이 된다.

<하은선 기자>