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코로나19 백신 개발
엊그제 대표님이, 코로나19 백신개발에 혁신적인 역할을 한 mRNA 에 대해 아느냐고 여쭤보셨다.
코로나로 한창 시국이 말이 아닌데, 정작 자세히 아는게 없길래 한번 찾아보기로 했다.
더불어 개발 및 공급승인이 완료된 백신들과 우리나라에 공급계약을 맺은 백신의 이름도 알아보았다.
면역체계
- 바이러스와 같은 세균은 우리 몸에 들어와 공격하고 증식한다.
- 우리의 면역체계는 감염과 싸우기위해 여러 도구를 사용한다.
- 혈액에는 산소를 운반하는 적혈구, 감염원과 싸우는 백혈구 즉 면역세포가 있다.
- 다양한 유형의 백혈구가 다양한 방식으로 감염과 싸운다.
mRNA 백신
- 살아있는 세포는 모두 DNA를 지니고 있다.
- 세포핵 안에 있는 DNA정보가 어떻게 전달되는지에 따라 그 생명체의 모양과 속성이 결정된다.
- 이 과정에서 맹활약 하는 것이 RNA이다.
- DNA와 더불어 핵산이라고 불리는 이 RNA는 DNA의 유전정보를 핵 바깥에 있는 세포 기관에 전달한다.
- 과학자들은 이 RNA가 유전정보를 전달한다고 해서 '메신저 RNA(mRNA)'라고 호칭한다.
- mRNA는 DNA의 유전정보를 바탕으로 단백질 합성이 일어나는 과정을 매개하는 생체분자이다.
- 최근 접종을 시작한 화이자, 모더나 등의 주요 제약사들이 이방식으로 90% 이상의 면역효과를 지닌 코로나19 백신을 선보이고 있다.
- 접종을 통해 mRNA가 인체에 주입되면 바이러스 감염 과정에서 핵심적인 역할을 하는 스파이크 단백질 모형을 생성한다.
- 실제 바이러스가 가짜 스파이크 단백질이지만 인체 면역 시스템은 이를 이용해 항체를 생성하고 대응훈련을 수행할 수 있다.
- mRNA 방식을 적용할 경우 다른 화학물질을 만드는 것처럼 손쉽고 빠르게 백신을 생산할 수 있다.
- mRNA를 투입해 단백질을 못 만들거나 비정상적인 단백질을 만들어 생긴 병을 고치는 방법을 '단백질 대체 치료(protein-replacement therapy)'라고 부른다.
코로나19로 인한 백신개발 레이스
- 1998년 RNA간섭현상이 발견된 이후 RNA간섭 약물연구가 붐을 이루었는데, 역시 표적이 되는 세포까지 RNA 이중가닥을 보내는게 문제였다.
- 연구자들은 RNA이중가닥을 잘 감싸서 표적에 갈 때까지 파괴되지 않게 하고, 도착해서는 효율적으로 세포 안으로 들어갈 수 있게 하는 약물전달 시스템 개발에 매달렸고, 마침내 지질나노입자(lipid nanoparticle)를 만들어 돌파구를 열었다.
- 그 결과 지난 2018년 최초로 RNA간섭 약물 파시티란(아밀로이드증 치료제)이 출시됐다.
- mRNA 백신 연구자들도 얼른 지질나노입자를 적용했고, 2012년 mRNA 독감 백신을 만들어 효과가 있다는 동물실험 결과가 나왔다.
- 물론, 이번에 나온 코로나19 mRNA 백신 두 종 역시 지질나노입자가 mRNA를 감싸고 있다.
- 모더나의 지질나노입자가 mRNA를 안정화시키는 효과가 더 뛰어나기 때문에 영하 20도에서는 4개월, 2~8도에서는 한달을 버틸 수 있다.
- 반면, 화이자 백신은 영하 70도에서 다뤄야 한다.
- 코로나19 대유행으로 인하여 백신 개발 레이스가 펼쳐졌고, 연구비와 참가자를 확보하는 문제가 동시에 해결되면서, 음지에서 기회를 엿보고 있던 RNA 백신이 화려하게 무대 전면에 등장하며 mRNA 의약품 시대를 열었다.
- 앞으로 암 면역요법이나 단백질 대체 요법분야도 탄력을 받을 것이라고 한다.
코로나19 백신의 종류
아스트라제네카
- 영국 옥스퍼대와 함께 개발한 것으로 '바이러스 벡터' 방식의 백신이다.
- 바이러스의 단백질 일부를 만들어 항원으로 활용할 수 있는 유전자를 준비한 뒤 안정적이며 인체에 무해한 다른 바이러스를 끼워 넣어 만든다.
- 이미 독감백신에 많이 사용된 적이 있는 아데노바이러스5형(Ad5)을 운반체(벡터)로 이용한다.
- 아데노바이러스는 침팬지에 감기를 유발하는데, 여기서 독성을 없앤 뒤 코로나19바이러스의 스파이크 단백질 유전자를 집어넣어 만들었다.
- 면역세포가 스파이크단백질을 감지하면 항체를 생성할 수 있도록 하는 원리이다.
- 이 백신은 2회 접종이 필요하다.
- 우리나라 정부는 아스트라제네카와 2000만 회분, 1000만 명분의 백신을 공급받는 계약을 맺었다.
얀센(존슨앤존슨)
- 바이러스 백터 방식을 개발하고 있다.
- 아스트라제네카 백신과 다르게 아데노바이러스26형(Ad26)을 사용한다.
- 아데노바이러스를 운반체로 이용한 백신은 1회접종 후 아데노바이러스에 대한 면역이 사람 몸에 형성되면 추가 접종이 어려워진다고 한다.
- 어떤 경우 특정 아데노바이러스형에 면역을 가진 사례도 존재한다.
- Ad26을 사용하는 다른 대표적인 코로나19백신 후보물질으로는 러시아 가말레야연구소가 개발중인 혼합 벡터 백신이 있다.
- 정부는 얀센으로부터 400만 명분의 백신을 공급받을 계획이라고 밝혔다.
- 해당 백신의 접종횟수는 1회이다.
화이자와 모더나 백신
- 바이러스 단백질(항체)을 만들수 있는 유전물질(mRNA)을 지질로 된 작은 주머니에 감싸 인체에 주입하는 핵산 백신이다.
- mRNA를 이용한다. mRNA는 채내에서 특정 단백질을 만드는 DNA정보를 실어 나른다.
- 살아있는 바이러스의 독성을 약화해 체내에 넣는 방법이 아닌, mRNA를 이용해 코로나바이러스의 스파이크 단백질을 만드는 유전정보를 전달한다.
- 그러면 체내 면역세포가 여기에 대응할 항체를 만들어내는 방식이다.
- 총 2차례 접종이 필요하다.
중국 시노백
- 불활성화 바이러스 방식의 백신을 개발하고 있다.
- 전통적인 방식의 백신으로 화학약품 등으로 바이러스를 처리해 독성을 없앤뒤 인체 내에 투입해 항체를 형성시키는 원리를 지녔다.
미국 제약사 노바백스
- 바이러스 단백질 조각을 만들어 항원으로 인체 내에 주입하는 백신 형태인 '재조합 단백질' 백신을 개발하고 있다.
출처
Web Developer, Backend, Server