[시사주간=이한솔 기자] 인류가 30년 이상 mRNA를 기반으로 다양한 핵산 백신을 개발하기 위해 노력해왔지만 이렇다할만한 가시적인 성과가 없었으나 코로나 팬데믹이 역사상 가장 빠른 백신 개발을 촉진했다는 분석이 나왔다.

14일 한국바이오협회 등에 따르면 지난해 코로나 팬데믹이 역사상 가장 빠른 백신 개발을 촉진했다. 그리고 그 최전선에 mRNA백신이 있었다고 협회는 분석했다.

mRNA 플랫폼은 비교적 안전하고 생산하기 쉽다고 알려져 있다. 이를 기반으로 한 다양한 핵산 백신을 개발하기 위한 노력이 지난 30년간 진행돼 왔다. 2019년 말까지만 하더라도 감염성 질환에 대한 15개 mRNA백신 후보가 임상에 들어갔을 뿐 3상에 진입한 것은 없었다.

당시 사회적 분위기도 mRNA백신이 규제 승인을 받기까지는 최소 5~6년은 걸릴 것으로 예상됐으나 전 세계가 코로나로 물 들었을 때 예상도 뒤집혔다.

◇ mRNA의 첫 삽, 1978년 로버트 말론 지방방울·RNA가닥 혼합 실험

협회에 따르면 1987년 로버트 말론은 ‘분자 스튜’를 만들기 위해 RNA가닥과 지방 방울을 혼합하는 획기적인 실험을 수행했다. 이 유전 스튜에 잠긴 인간 세포는 mRNA를 흡수하고 단백질을 생산하기 시작했다.

말론은 이 발견이 잠재력이 있다는 것을 깨닫고 1988년 세포가 세포에 전달된 mRNA에서 단백질을 생성할 수 있다면 RNA를 약물로 취급하는 것이 가능할 수 있다고 메모했다. 그리고 그 해 말 말론의 실험은 개구리 배아가 mRNA를 흡수한다는 것을 보여줬다. 살아있는 유기체로 mRNA의 통과를 용이하게 하기 위해 지방 방울을 사용한 것은 최초였다.

1978년까지 과학자들은 지방막 구조인 리포솜을 사용해 mRNA를 마우스·인간 세포로 전달해 단백질 발현을 유도해 냈다. 리포솜은 mRNA를 포장하고 보호한 뒤 세포막과 융합해 유전물질을 세포에 전달하는 역할을 한다. 말론의 실험은 1960년대부터 관련 연구가 시작됐다. 다만 mRNA는 약물이나 백신으로 사용하기에 불안정하고 값이 비쌌다. 또 구성요소인 지방과 핵산의 올바른 포뮬러를 찾는데 어려움이 있었다고 협회는 설명했다.

2000년대 후반에 들어서야 여러 대형제약사들이 mRNA분야에 진출했다. 노바티스와 샤이어 모두 mRNA 연구 부서를 설립했고 노바티스는 백신에, 샤이어는 치료제에 중점을 뒀다. 독일 바이오엔테크도 그 해에 설립됐다.

2012년 미국 국방고등연구계획국이 RNA백신과 약물 연구를 위해 업계 연구원들에게 자금지원을 결정하자 여타 신생 기업들도 경쟁에 참여했다. 모더나 역시 이 작업을 기반으로 하는 회사 중 하나였다.

모더나는 2015년까지 mRNA를 활용해 신체 세포가 스스로 단백질이 없거나 결함이 있어 발생하는 질병에 대한 치료제를 만들도록 유도하겠다는 계획으로 10억 달러 이상을 끌어 모았다. 그러나 계획이 실패하고 모더나는 백신 개발을 우선순위로 변경했다.

◇ 코로나 창궐, 모더나·화이자 mRNA백신 인체실험 박차

코로나 창궐 이후 모더나는 바이러스 게놈 서열이 온라인에서 이용 가능하게 되자 프로토타입 백신을 만들어 빠른 목표 달성을 이뤄냈다. 이후 미국 국립 알레르기·전염병연구소와 협력해 마우스 연구를 수행하고 인체 실험을 시작했다.

바이오엔테크도 2020년 3월 뉴욕에 기반을 둔 화이자와 파트너 관계를 맺고 임상시험을 진행했다. 8개월 내 사람 대상 최초 시험에서 긴급승인까지 진행했다. 그 결과 지난해 12월 11일 화이자-바이오엔테크 백신 ‘BNT162b2’는 FDA 긴급 승인을 받아 인간에게 사용할 수 있는 최초의 mRNA 약물이 됐다. 한 주 뒤 모더나 백신 ‘mRNA-1273’도 미국에서 사용이 허가됐다.

협회에 따르면 올해 6월 기준 185개의 코로나 백신 후보가 전임상 개발 중이다. 102개가 임상시험에 진입했으며 임상 시험 중인 백신 중 19개가 mRNA 플랫폼이다. 이론상으로 따져보면 mRNA백신은 전통 백신 대비 장점이 있다.

일부 바이러스 백신과 달리 게놈에 통합되지 않아 삽입 돌연변이 유발에 대한 우려가 없고 무세포 방식으로 제조될 수 있어 신속하고 확장이 가능하며 비용 효과적 생산이 가능하다고 협회는 설명했다. 5리터 바이오리액터 단일 반응으로 mRNA 백신 백만 도즈생산도 가능하다고.

또 하나의 mRNA 백신이 여러 항원을 인코딩할 수 있어 병원체에 대한 면역반응을 강화할 수 있다. 단일 제제로 여러 미생물이나 바이러스 변이체를 표적할 수 있다는 말이다. 코로나 에방을 넘어 인플루엔자나 지카, HIV 등 다양한 질환에 대한 mRNA백신 개발이 진행되고 있다.

협회 관계자는 “오늘날의 mRNA백신은 화학적으로 변형된 RNA와 이를 세포로 운반하기 위한 다양한 유형의 지질을 포함해 많은 혁신이 있었기에 가능했다. 기술을 개척한 공로를 인정받을 자격자에 대한 논쟁도 시작되고 있다. 특허에 있어서도 복잡한 권리관계가 형성되고 있다”고 밝혔다.

이어 “다양한 전염병에 대한 임상을 진행하고 있는 mRNA백신 분야 대표 기업인 모더나는 지난해 특정 단백질을 생산하기 위해 mRNA를 광범위하게 사용하는 것에 관한 2개의 특허를 취득한 바 있다”고 말했다.

◇ 국내 허가백신, mRNA 2종·바이러스벡터 2종⋯어떤 차이점 있나?

우리나라에서는 아스트라제네카·화이자·얀센·모더나 등 백신이 허가돼 있다. 이 중 mRNA백신(핵산백신)은 화이자와 모더나다. 바이러스 벡터 백신은 아스트라제네카와 얀센이다.

연령은 12세 이상을 대상으로 하는 화이자를 제외한 세 백신이 모두 18세 이상을 대상으로 한다. 접종 간격은 상이하지만 횟수는 얀센을 제외하고 모두 2회다. 얀센은 1회 접종만 받으면 된다.

보관 방법을 살펴보면 △화이자(-90℃∼-60℃, 6개월) △모더나(-25℃∼-15℃, 7개월) △아스트라제네카(2∼8℃, 6개월) △ 얀센(-25℃∼-15℃, 24개월) 등이다.

방역당국은 화이자 보관온도를 위해 초저온냉동고가 필요하며 초저온냉동고가 구비돼 있는 예방접종센터에서 접종하게 된다고 밝혔다. 또 화이자 백신은 전 희석 전처리 과정이 필요하다고 설명했다.

10월 13일 기준 우리나라 백신 접종 현황을 살펴보면 △1차 접종 4018만5703명 △접종 완료 3162만5104명 △추가접종 1507명으로 집계됐다. 백신별 1차·완료 현황을 살펴보면 △아스트라제네카 1109만8332명·1073만7821명 △화이자 2130만303명·1668만6240명 △얀센 146만4054명 △모더나 631만3014명·273만6989명 등이다. 추가접종은 화이자 1507명이다. SW

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