By EMILY MULLIN, WIRED US

HIV가 1983년 처음 확인된 후 전 세계 HIV 감염자 수는 8,500만 명을 넘었으며, 4,000만여 명이 사망했다.

에이즈 예방약(PrEP)으로 HIV 감염 위험성을 대폭 줄일 수 있다. 하지만 매일 복용해야 효과가 있다. 지난 수십 년간 전 세계 연구팀은 오랫동안 HIV 감염을 막을 보호 효과를 제공하는 백신 개발에 성공하지 못했다. 이제 장기간 감염 예방 효과를 제공하는 백신을 개발할 만한 전략이 드디어 등장할 것으로 보인다.

듀크대학교 연구팀은 2019년 임상시험에 등록한 소규모 피실험자 집단을 대상으로 접종했을 때 생성이 어려운 중화항체를 대거 생성한 백신 유형 개발에 성공했다. 연구 결과는 2024년 5월 17일(현지 시각), 과학 학술 논문 셀(Cell)에 게재되었다.

듀크대학교 연구팀의 연구에 참여하지 않은 HIV 전문가이기도 한 남아프리카공화국 의학연구위원회(South African Medical Research Council) 사장 겸 CEO 글렌다 그레이(Glenda Gray)는 “지금까지 발표된 HIV 백신 연구 중 가장 중요한 연구에 해당한다”라고 평가했다.

과거, 스크립스연구소(Scripps Research)와 국제 에이즈백신 이니셔티브(IAVI) 소속 전문가로 구성된 합동 연구팀은 피실험자의 인체에서 드문 항체를 생성하는 데 필요한 전구세포를 자극할 수 있다는 점을 입증했다. 듀크대학교 연구팀의 연구는 더 나아가 매우 적은 양이지만, 항체를 생성했다.

그레이는 “듀크대학교 연구팀의 연구 논문은 과학적으로 중요한 연구 논문이자 감염 보호 시 필요한 경로를 따라 면역 반응을 지시하는 HIV 백신 접종 일정을 구성할 수 있다는 희망을 준다”라고 설명했다.
 
백신은 바이러스나 다른 병원체를 인식하도록 면역체계를 훈련하면서 제 효력을 발휘한다. 백신은 바이러스 일부분이나 약화된 바이러스 등 바이러스와 비슷한 무언가를 체내에 주입하고, 신체의 B 세포가 바이러스에 맞선 보호 항체를 형성하도록 유도한다. 항체는 신체 주변에 고정되어 추후 진짜 바이러스에 감염되면, 면역체계가 기억하고는 공격한다.

듀크대학교 연구팀은 몇 달 만에 코로나19 백신을 몇 달 만에 생성할 수 있었으나 HIV 백신 개발 과정은 훨씬 더 어려운 것으로 입증됐다. 문제는 바이러스의 고유한 특성에서 찾아볼 수 있다. HIV는 신속하게 전염된다. 즉, 면역 방어 체계의 허점을 빠르게 이용할 수 있다는 의미이다. 또한, 감염 후 며칠 만에 게놈에 노출되어 면역 체계에서 숨을 수도 있다.

연구 논문 저자 중 한 명인 바튼 헤인스(Barton Haynes) 듀크대학교 인간 백신연구소 소장은 “바이러스 일부분은 인간의 세포처럼 보인다. 인간은 스스로 항체를 형성하는 것을 선호하지 않는다”라고 말했다.

연구팀이 주입한 특정 항체는 중화항체라는 이름으로 널리 알려진 다양한 바이러스를 인식하고 차단하는 항체이다. HIV는 형태를 변경할 수 있다는 특성 때문에 주요 HIV 종류 2종이 있으며, 각각의 HIV 종류에는 변이 바이러스 종류가 다양하다. 감염 예방 효과가 있는 백신은 다양한 종류의 바이러스 감염 방지를 목표로 한다.

HIV 환자 중 일부는 대규모 중화항체를 생성하지만, 종종 몇 년 동안 HIV에 감염된 채로 생활해야 한다. 중화항체를 생성하더라도 대부분 바이러스에 맞서 싸울 수 있는 수준의 항체를 생성하지 못한다. 중화항체는 체내에서 변경된 바이러스 반응으로 시간에 따라 얻는 변이 바이러스에 쌓이는 독특한 B 세포로 제작된다. 헤인스 소장은 “중화항체는 독특한 항체이다. 신체에서는 중화항체를 손쉽게 생성하지 못한다”라고 말했다.

헤인스 소장 연구팀은 HIV 음성 반응을 보인 건강한 이들의 중화항체 생성 속도를 높이는 것을 목표로 했다. 연구팀의 백신은 HIV의 외부 막 일부분을 모방한 합성 분자인 MPER(membrane proximal external region)를 활용한다. MPER은 바이러스 감염 후에도 안정적인 상태를 유지한다. MPER에 맞선 항체는 다양한 HIV 변이 바이러스 순환을 차단할 수 있다.

임상시험에는 HIV 음성 반응을 보인 건강한 성인 20명이 등록했다. 그중 15명은 총 4회로 계획된 백신 접종 계획 중 2회는 연구팀이 개발한 실험용 백신을 접종했다. 5명은 실험용 백신을 3회 접종했다. 임상시험은 피실험자 한 명이 생명에는 지장이 없는 알레르기 반응을 보이자 중단됐다. 연구팀은 피실험자의 알레르기 반응이 백신 중독 때문일 확률이 높다는 사실을 확인했다. 연구팀은 추가 실험 단계에서 백신 중독에 따른 알레르기 반응을 없애고자 한다.

그러나 연구팀은 몇 주 이내로 중화항체 소량을 충분히 생성할 수 있다는 사실을 확인했다. 특히, B세포가 변이 과정이 계속 진행될 만한 상태를 유지하여 바이러스와 함께 진화하는 것으로 보인다. 연구팀은 실험실에서 HIV 표본으로 항체를 테스트한 뒤 항체 15~35%를 중화할 수 있다는 사실을 발견했다.

에이즈연구재단(Foundation for AIDS Research, amfAR) 과학 컨설턴트 겸 웨일코넬의과대학 교수 제프리 로렌스(Jeffrey Laurence)는 헤인스 소장 연구팀의 연구 결과가 HIV 감염 예방 개선을 위해 나아갈 단계를 제시하지만, 어려움이 남아있다고 전했다. 로렌스 교수는 “연구 논문은 백신 개발 경로 개요를 제시하지만, 백신을 개발하는 데 많은 작업이 필요하다”라고 말했다.

백신 개발 과정에서 필요한 노력 중 하나로 항체를 일반적인 수준보다 훨씬 더 많이 생성하고, 더 높은 효율성에 따라 항체 중화가 가능해야 한다는 점을 언급했다. 또, 백신 1회 접종이 이상적이라는 견해도 전했다. 로렌스 교수는 “세계에 도움이 되는 HIV 백신을 접종하고자 한다면, 1회 접종해야 한다”라고 말했다.

더 넓은 바이러스 외부 막을 무력화하고자 한다면, 더 강력한 반응을 생성할 수 있다. 헤인스 소장은 다음 연구 단계에서는 각각 바이러스의 다른 영역을 목표로 한 최소 3가지 구성요소를 갖춘 백신을 개발할 예정이라고 밝혔다. 목표는 B세포의 중화 수준을 훨씬 더 높이는 것이다. 헤인스 소장은 “HIV 백신 개발 연구를 위해 나아가고, 연구 과정에서 알게 된 사실을 바탕으로 백신을 개발해야 한다”라고 전했다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
There’s New Hope for an HIV Vaccine