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코로나바이러스 종합 백신, 다음 대유행병 막을 수 있을까?
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코로나바이러스 종합 백신, 다음 대유행병 막을 수 있을까?
지금까지 다양한 코로나바이러스 때문에 심각한 대유형병 위협이 세 차례 제기됐다. 그리고, 앞으로 코로나바이러스 때문에 더 많은 질병이 영향을 미칠 수 있다. 모든 바이러스를 막는 백신이 다음 대유행병을 시작 전부터 사전에 예방할 수 있다.
By GRACE BROWNE, WIRED UK

지난 20년간 코로나바이러스 때문에 3가지 주요 대유행병 위협이 제기되었다. 2003년, 사스 때문에 774명이 사망했다. 그리고 9년 뒤, 858명을 사망에 이르게 한 메르스가 발병했다. 그리고 2020년, 지금까지 250만 명이 넘게 사망에 이르게 한 코로나19가 발병했다. 과거의 경험으로 미루어 보았을 때, 더 많은 코로나바이러스가 동물에게서 발병해 인간에게 전염되어 또 다른 전 세계적 위기를 초래할 위험성이 있다.

많은 과학자가 이미 다음 대유행병이 발병해, 많은 사망자 수를 기록하고 심각한 피해를 초래하기 전부터 중단하기 위한 연구에 들어갔다. 그중 한 가지 접근 방식으로 종합 백신을 언급할 수 있다. 자세히 말하자면, 여러 종류의 모든 바이러스 혹은 바이러스 변종을 막기 위한 백신 접종이 필요하다.

조지아대학교 백신 면역 센터의 테드 로스(Ted Ross) 소장은 지난 15년간 종합 독감 백신을 개발해왔다. 2019년, 로스 소장의 연구팀은 종합 백신 개발을 위해 미국 국립보건원과 가장 큰 규모의 계약을 체결했다. 로스 소장은 당시 독감이 다음 대유행병을 유발할 요소로 분류됐다고 설명한다. 현재의 독감 백신 제조법을 그대로 적용한다면, 매년 다음 독감 유행 시기마다 어떠한 변이 바이러스가 가장 유행할 것인가 예측하고 그에 따라 제조법을 변형해야 한다. 그러나 그보다 더 오래 지속해서 적용할 수 있는 방법은 모든 변이 바이러스를 예방할 백신을 개발하는 것이다. 그리고, 독감 대유행 발견을 멈출 수 있다. 지금까지 이어져 온 종합 백신 개발 노력은 성과를 얻지 못했다. 지금까지 공식적으로 승인된 종합 백신은 없다.

2020년 3월, 코로나19가 사라지지 않을 것이라는 전망이 확실해지자 로스 소장 연구팀은 코로나바이러스 종합 백신 개발로 연구 방향을 바꾸었다. 연구팀의 접근 방식에는 코로나19 바이러스 발견 지역에 중점을 두는 것이 포함됐다. 이는 광범위한 바이러스로부터 보호하기 위해 인체에 사용되는 항체 촉진에 중요한 부분이다. 또, 연구팀은 알고리즘을 사용해 다양한 바이러스 변종의 중요한 부분을 분석하고, 이를 단일 백신으로 모았다. 로스 소장은 “이제 더 많은 변이 바이러스가 등장할 것이다. 그리고, 더 넓은 범위의 변이 바이러스 반응을 실험할 기회를 얻게 될 것이다. 이는 지금까지 개발한 백신이 실제로 종합적인 바이러스 예방 효과가 있는지 확인하기 위해 필요한 과정이다”라고 설명했다. 로스 소장 연구팀은 2021년 여름에 1차 임상시험을 진행할 예정이다.

바이러스가 자체적으로 복제될 때마다 미세하게 변형된 유전 코드가 추가된다. 미세하게 변형된 유전 코드 대부분이 큰 변화를 일으킨다. 숙주 세포를 고정하고, 그 안에 들어가는 바이러스의 일부인 스파이크 단백질의 변형이 특히 우려스러운 부분이다. 시장에서 가장 보편적으로 사용되는 백신 3종(화이자/바이오엔테크 백신, 옥스퍼드-아스트리제네카 백신, 모더나 백신) 모두 신체를 자극해 스파이크 단백질을 공격할 항체를 생성한다. 어느 한 자료에 따르면, 남아공 변이 바이러스는 스파이크 단백질의 유전 코드가 변경돼, 옥스퍼드-아스트라제네카 백신의 남아공 변이 바이러스 방어 효과가 고작 10%로 경미하거나 일반적인 수준의 변이 바이러스보다 예방 효과가 훨씬 더 낮다.

이론적으로 종합 백신은 모든 종류의 변이 바이러스의 영향을 받지 않는다. 백신이 변이 바이러스 예방 효과가 있는 것을 확인하려면 변종이 될 확률이 적은 바이러스의 일부분을 대상으로 백신을 투여하면 된다. 변종이 될 확률이 커서 우리에게 좌절감을 안겨주는 스파이크 단백질과는 달리 바이러스 복제를 돕는 이미 알려진 인간의 모든 코로나바이러스에서 발견된 내부 단백질인 뉴클레오캡시드 단백질은 변종 확률이 낮다. (뉴클레오캡시드 단백질이 종종 바이러스 복제와 전염이 진행되기 적합하지 않도록 분자 구조를 파괴한 뒤, 뉴클레오캡시드 단백질의 아미노산 구조가 덜 변형된다. 이 덕분에 독자 생존 가능한 바이러스가 형태를 유지하는 데 더 나은 조건을 갖추게 된다.)
 
[사진=Unsplash]
[사진=Unsplash]

프랑스 바이오테크 기업 오시박스(Osivax)는 현재 뉴클레오캡시드 바이러스를 막기 위한 연구를 진행 중이다. 오시박스의 백신은 바이러스가 몇 배로 증가해 스스로 인체에 확산되기 전, 감염된 세포를 죽이는 세포독성T세포의 형태로 강력한 면역 반응을 일으킨다. 벨기에 바이오테크 기업 마이네오(myNEO)도 컴퓨터 알고리즘을 이용해 발생 가능한 코로나바이러스 배열을 관찰해, 바이러스의 생존에 꼭 필요한 것으로 발견된 바이러스의 단백질 전체에 걸쳐 확산을 막아야 할 바이러스를 찾는다. 마이네오 CEO 세드릭 보가에르트(Cedric Bogaert)는 지금까지 마이네오 백신의 모든 변이 바이러스 예방 효과가 줄어든 적이 없다고 밝혔다. 그는 마이네오 백신이 5년 이내로 시장에 출시되기를 바란다.

캘리포니아 공과대학교의 파멜라 브요크만(Pamela Björkman) 교수 연구팀은 코로나바이러스 8종의 스파이크 단백질의 끝부분을 모아 이를 모자이크 나노입자(mosaic nanoparticle)에 붙이는 과정을 포함한 백신 구조 연구를 진행 중이다. 브요크만 교수 연구팀이 쥐에 백신을 투약했을 때, 동물은 모든 코로나바이러스의 스파이크 단백질에 반응하는 항체를 형성한다는 사실을 발견했다. 이 과정에서 나노 입자의 표면에 나타나지 않은 일부 스파이크 단백질을 막는 항체도 형성되었다. 이와 관련, 브요크만 교수는 인간을 대상으로 한 실험 자금 지원을 기다리는 중이라고 밝혔다.

코로나바이러스 종합 백신 제작 여부는 종합 백신 연구 분야에 있던 연구팀이 제작하는가, 아니면 오랫동안 백신에 신중한 태도를 보인 연구팀이 제작하는가에 따라 답이 달라질 수 있다. 로스 소장은 여러 차례 종합 독감 백신 개발에 성공하지 못해, 코로나바이러스 종합 백신이 가까운 미래에 등장하지 않을 것이라는 사실을 알고 있다. 시작부터 ‘종합’이라는 단어를 정의하는 데에서 문제가 시작된다. 로스 소장은 많은 사람이 매우 정확하지 않을 때, 종합이라는 단어를 사용한다고 말했다. 종합이라는 단어는 항상 모든 종류의 바이러스를 막을 수 있다는 의미이다. 그러나 이를 충족하기 위한 기준이 너무 높다.

코로나19를 넘어 여러 종류의 코로나바이러스를 없애기 위한 단세포군 항체 치료법을 개발하는 기업인 아다지오(Adagio) 수석 과학연구 관리자인 로라 워커(Laura Walker)는 “코로나바이러스의 종류가 매우 다양한 것을 고려하면, 백신 개발 혹은 이와 관련된 항체까지 모든 코로나바이러스를 무력화하고 막는 것도 가능하지는 않을 듯하다”라고 설명했다. 단세포군 항체 치료법은 기본적으로 인간의 면역 체계를 흉내 내고 바이러스를 무력화하기 위한 활동을 하는 약물치료이다. 워커는 코로나바이러스군의 특수형에 중점을 두고 연구하는 것이 더 현실적인 접근 방식이라고 주장한다.

종합 백신은 하나가 아닌 여러 종류의 다양한 변이 바이러스를 묶고 무력화하는 분자 물질인 광범위한 무력화 항체라고 불리는 항체 종류의 반응을 끌어내도록 제작됐다. 워커는 “단순히 감염을 일으킬 뿐만 아니라 인간은 항체를 만들지 않는다. 따라서 인간은 다양한 변이 바이러스를 무력화할 하나의 항체를 찾기 위해 1,000여 가지의 항체를 보유해야 한다”라고 말했다.

이어, 그는 “사스 바이러스와 같이 여러 바이러스 특수형을 예방하는 효과가 있는 백신의 항체 개발은 코로나바이러스 종합 백신 개발보다 성공 가능성이 훨씬 더 높다”라고 언급했다. 실제로 아다지오는 바이러스 특수형을 예방할 항체를 개발했다. 워커는 아다지오가 기본적으로 모든 사스 바이러스를 막는 항체를 발견했다. 2003년 당시, 사스에 이미 감염된 이에게서 항체 생성 B 세포를 분리하면서 성공했다. 그리고, 아다지오 소속 과학자는 사스 바이러스와 코로나19, 그리고 향후 박쥐와 같은 동물에 발생할 수 있는 각종 코로나바이러스를 모두 무력화할 항체를 찾았다. 그리고, 아다지오는 지금까지 개발한 항체를 활용해 다른 기관과 코로나바이러스 백신 개발 연구를 함께 할 계획이다.

인간의 면역 체계 해석 목표로 설립된 국제 비영리단체 인간백신 프로젝트(Human Vaccines Project) CEO 웨인 코프(Wayne Koff)도 아다지오의 접근 방식에 동의한다. 코프는 코로나바이러스 종합 백신 개발은 지속적이지 않은 다른 여러 단계를 거처야 한다고 지적한다. 우선, 단일 바이러스에 반응하는 백신 개발부터 시작한 뒤, 코로나바이러스 하위종에 반응하는 모든 코로나바이러스 예방 백신 개발 단계를 거쳐야 한다. 그리고, 마지막으로 종합 백신을 개발해야 한다.

어찌 되었든 종합 백신과 바이러스 특수형 항체 예방을 위한 백신 모두 시장에 출시되기까지 오랜 시간이 걸릴 것이다. 그러나 인간에게는 시간도 부족하다. 코프는 2020년, 코로나19 백신 개발 속도가 빨라진 만큼 코로나바이러스를 퇴치할 시점이 너무 늦어졌다고 말한다. 코프는 코로나19는 전염되기 쉽지만 코로나19를 발견한 것이 운이 좋으며 매우 치명적인 수준은 아니라고 본다. 다음에 코로나19처럼 전염성이 강하면서 2003년에 발견된 사스만큼 치명적인 코로나바이러스가 등장하면 어떻게 될까?

코프는 종합 백신 개발을 위한 세계적인 노력을 촉구한다. 이는 슈퍼컴퓨터와 머신러닝과 같이 다른 과학적 원리를 함께 결합해, 모든 코로나바이러스가 공유하는 항원을 확인하는 데 도움을 주는 등 백신 개발 과정을 더 빨리 완료하기 위해 전문 지식을 제공하는 것을 의미한다. 코프는 “현재, 종합 백신 개발을 위해 협력할 수 있는 도구를 보유하고 있다. 실제로 백신 개발을 위해 돈을 비롯한 다른 수단이 충분하다면, 사회의 노력이 중요하다”라고 말했다.

로스 소장도 코프의 주장에 동의한다. 종합 백신 개발에 당장 돈을 투자하지 않는다면, 위기가 닥쳤을 때, 대비할 준비를 하지 못할 것이다. 항해하는 도중 선박을 정비할 수 없는 것과 같은 이치이다. 코프는 “동물이 인간에게 옮기는 질병 중, 인간이 통제할 수 없는 질병이 넘쳐난다. 또, 동물의 각종 질병이 인류에게 변종 바이러스를 옮기면서 인간이 예측하지 못하거나 질병을 퇴치할 방법을 찾지 못하는 질병이 등장할 것이다”라고 말했다.

** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
A universal coronavirus vaccine could stop the next pandemic
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