mRNA 백신이 도대체 뭐야?
우리나라에서 접종되고 있는 코로나 백신 1차 접종이 거의 백만명에 육박하고 있습니다. 코로나 바이러스가 발병한지 1년하고도 거의 반년이 지나고 있는 시점에 이렇게 백신이 공급되어 많은 수의 사람들이 접종받을 수 있다는 것 자체가 놀라운 일입니다.
비단 우리나라 뿐 아니라 전세계적인 접종이 이루어지고 있습니다. 전세계적인 재난이라 일반적인 백신 개발 및 승인 과정이 일사천리로 일어나고 있는 덕분도 있습니다. 코로나 바이러스 백신 중 특히 사람들의 관심을 많이 받는 것은 mRNA 백신입니다. 실제 개발 과정도 짧고 저렴하게 만들 수 있어 백신 제작에 혁신으로 생각되고 있습니다.
인류가 처음 접해본 것이기에 언론에서 mRNA 백신만 주목하는 경향이 있지만 코로나 바이러스 백신은 사실 아주 다양합니다. 이번 글에서는 코로나 바이러스 백신 종류를 알아보고 그 중에서 mRNA 백신이 어떤 원리를 가지고 만들어진 것인지 쉽게 설명을 드려볼까 합니다. 또한 사람들이 갖는 오해도 진실은 무엇인지 설명해보도록 하겠습니다.
코로나 바이러스 백신 종류
우리 인류는 백신에 아주 익숙합니다. 거의 모든 질병에 대한 백신을 제작해 왔습니다. 백신 접종은 '에드워드 제너'가 발견한 우두법으로부터 시작됩니다. 에드워드 제너가 사용한 방법은 실제 병원균을 주입함으로써 면역체계를 형성시키는 방법입니다. 백신은 이런식으로 만들어집니다. 약화시킨 살아있는 병원균을 주입하거나 죽은 병원균을 넣는 방식입니다.
변형되거나 독성을 약화시킨 살아있는 병원체를 주입하는 생백신을 이용하는 코로나 바이러스는 아직 없습니다. 이 외 현재 만들어졌거나 만들고 있는 코로나 백신은 어떤 백신들이 있는지 알아보겠습니다.
사백신(Inactivated Vaccine)
사백신은 열, 방사선, 포름알데히드와 같은 화학물질로 바이러스의 증식이 불가능하도록 비활성화 시키거나 죽어 있는 병원체를 주입하는 백신입니다. 비활성화 바이러스 백신이라고도 합니다. 죽어 있는 바이러스이기 때문에 백신을 주입한다고 해도 질병을 일으키거나 활성화되지 못해서 안정성이 높습니다. 하지만 상대적으로 낮은 면역반응과 짧은 지속 기간을 갖습니다.
중국에서 개발한 시노팜, 시노백 백신이 이 사백신에 속합니다.
아단위단백질백신(Protein Subunit Vaccine)
아단위단백질백신은 바이러스의 껍데기나 세포막을 구성하는 특정 단백질 조각(펩타이드), 다당류 등을 주요 성분으로 삼습니다. 이때 사용되는 단백질은 대체로 유전자재조합 기술을 이용해 대량생산하여 정제하여 단백질 재조합 백신이라고도 말합니다. 아단위단백질백신은 부작용이 적고 안전하지만, 낮은 면역반응으로 인해 면역증강제(adjuvant)를 함께 투여해야 합니다.
우리나라의 SK바이오사이언스가 개발하는 코로나19 백신이 아단위단백질백신입니다.
바이러스 벡터 백신
항원 유전자를 인체에 무해한 아데노바이러스 등 다른 바이러스 주형에 주입해 체내에서 항원 단백질을 생성함으로써 면역반응을 유도하는 백신입니다. 대표적으로 아스트라제네카 백신, 얀센(존슨앤드존슨) 백신 등이 여기에 해당합니다.
mRNA백신
mRNA백신은 인체에 바이러스 DNA 정보를 가진 RNA를 투여하는 것입니다. 백신 투여를 통해 유전물질 정보가 인체로 주입되면, 세포 안에서 해당 병원체의 항원 단백질로 합성된다. 기존 백신에 비해 개발 기간이 짧고, 장기간 면역반응을 유도할 수 있으며 백신 생산 역시 빠르다는 장점이 있습니다. mRNA 백신의 원리는 다음과 같습니다.
mRNA 백신 원리
mRNA는 RNA의 한 종류입니다. m은 messenger의 약자로 DNA 정보를 리보솜(Ribosome)에 전달하는 역할을 합니다. 리보솜은 단백질을 생산해내는 공장입니다. 그냥 무작정 단백질을 생산하는 것이 아니라 단백질 설계도가 필요한데 그 설계도가 DNA입니다.
하지만 DNA는 세포핵 내에 있고 리보솜은 세포질에 있는데 서로 어떻게 설계도를 주고 받을까요? 그 역할을 하는 것이 mRNA입니다.
mRNA 백신은 코로나 바이러스의 스파이크 단백질 유전정보(DNA)를 담고 있는 mRNA를 주사하는 것입니다. mRNA가 주입되면 사람 세포에 있는 리보솜에서 묻지도 따지지도 않고 해당 단백질을 만들어 냅니다. 이렇게 우리 세포속 리보솜이 코로나 바이러스의 스파이크 단백질을 만들어내면 우리 몸의 면역체계가 외부 침입자로 간주하여 항체를 형성하여 면역체계를 만드는 원리입니다.
화이자나 모더나가 만드는 백신이 mRNA백신입니다.
mRNA는 매우 불안정한 물질이기 때문에 온전히 세포내부로 이동시켜줄 운반체가 필요한데 이게 바로 지질나노입자(lipid nanoparticle)입니다. 이 지질나노입자 덕분에 mRNA가 백신으로 쓰일 수 있게 된 것입니다. 앞으로 노벨상을 받는다면 이 지질나노입자를 개발한 과학자들이 될 것으로 보고 있습니다.
문제는 이 지질나노입자는 온도에 매우 민감합니다. 백신을 유통시키는데 영하20도~영하70도가 필요한 이유가 이 때문입니다.
mRNA 백신이 이제야 사용되는 이유
mRNA 백신은 코로나 바이러스 백신이 최초입니다. mRNA 백신은 의약품계의 혁신으로 불리고 있으면서도 겨우 이제야 쓸 수 있게 된 이유는 무엇일까요? 원래 mRNA 백신의 아이디어는 30년도 더 되었습니다. 이 아이디어가 실제 제품으로 구현되기 위해서 앞서 말한 mRNA를 세포로 전달하는 기술적인 문제를 포함한 많은 추가적인 연구가 필요했습니다.
또한, mRNA 백신을 임상시험할 기회가 없었습니다. 그러다가 코로나 바이러스가 전세계적으로 유행했고 임상실험할 수 있는 기회가 만들어졌습니다. 게다가 정부의 지원도 큰 역할을 하였습니다. 코로나 바이러스가 mRNA 백신을 완성했다고 해도 과언이 아닙니다.
mRNA 백신은 제조 방법부터 기존 사백신 또는 생백신 만들던 것과 많은 차이가 있습니다. 한번도 제품으로 생산해본 적 없는 방식입니다. 그래서 우리나라를 포함한 많은 나라에서 mRNA 백신 제조 공장이 없습니다. 작년 말 중국에서도 최초 mRNA 백신공장을 짓겠다고 착수했습니다.
우리나라의 경우, mRNA백신을 만들기 위한 시도가 지금 진행되고 있습니다. 모더나 백신의 위탁생산(CMO)을 위해 새로 공장을 세우거나하는 시도들이 있습니다.
코로나 바이러스가 단기간에 멸종하지 않고 매년 새로운 백신을 맞아야 하는 풍토병으로 변화될 경우를 대비하여 mRNA 백신 제조 공장을 만들어 두는 것은 필요할 것입니다.
물론 mRNA백신만 우수하고 나머지 백신은 좋지 않다 이런 생각은 옳지 않습니다. mRNA백신은 우리 인류가 경험해보지 않았습니다. 그리고 백신의 기본 원리인 면역 항체를 형성하는 것은 다른 백신들도 동일합니다. 면역 반응을 일으키는 항원을 어떻게 만드느냐의 차이일 뿐입니다.
mRNA백신은 이 항원을 인간 세포 리보솜을 이용하여 항원 대량 생산하는 방법이라고 볼 수 있습니다.
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