코로나19 와 백신종류
코로나 바이러스와 코로나 19의 백신종류에 대해 알아본다.
<코로나 바이러스>
이 바이러스는 사람이나 동물에서 호흡기 질환을 일으키는 바이러스로 감기를 일으키는 원인 바이러스 중 하나로, 현미경으로 관찰했을 때 코로나(원 둘레에 방사형으로 빛이 퍼지는 형태) 모양이라서 붙여진 이름이다. 2003년 사스(중증 급성 호흡기 증후군)와 2015년 메르스(중동 호흡기 증후군)가 이 코로나 바이러스로 인한 것이었다. 코로나 바이러스의 확산은 일반적으로 동물에서 비롯된 것으로 보고 있으며 환자의 침방울 등의 분비물을 통하여 감염된다고 알려졌다.
Covid 19 신종 바이러스는 2019년 말 처음 인체 감염이 확인됐다는 의미에서 '코로나-19'로 명명되었다. 지금까지 알려진 코로나 바이러스와는 성질이 달라 신종 코로나 바이러스로 분류된다. 코로나-19에 감염되면 2~3일에서 최장 2주 정도 잠복기를 거쳤다가 다양한 증상이 나타난다. 주로 무기력감, 37.5도 이상의 고열, 기침, 인후통, 가래, 근육통, 두통, 호흡곤란, 폐렴 등의 증상이다. 폐 손상에 따른 호흡부전으로 심하면 사망에 이를 수 있다.
코로나19는 사스, 신종플루, 메르스와는 달리 장기간 이어지고 계속 변종바이러스가 창궐함에 따라, 제2의 흑사병, 스페인 독감이라고 불릴정도로 현대 인류 역사상 최악의 전염병 중 하나로 기록될 것으로 보인다.
<Covid19 백신 종류>
2021년 현재 널리 알려진 Covid19 백신의 종류로는 mRNA 백신- 화이자, 모더나 / DNA 백신- 아스트라제네카, 얀센, 스푸트니크 V / 단백질 재조합 - 노바백스 / 비활성화-시노팜 백신이 있다.
1) mRNA 백신(지질 나노 입자 벡터)
mRNA (메신저 리보핵산) 란 ?
생명체가 생명을 영위하려면, 생명체를 구성하고 생명 활동을 하는 데 필요한 많은 종류의 단백질을 필요한 곳에 만들어야 한다. 단백질을 만드는 정보는 다음 세대로 전달되어야 하는데, 세포는 이 정보를 저장하고 전달하는 수단으로 핵산을 사용한다. 단백질들은 아미노산이라는 단위로 구성되고, 핵산은 DNA와 RNA의 두 종류가 있다.
생물 세포핵 속에 있는 DNA(디옥시리보핵산)는 유전정보를 담고 있는 이중나선으로 구성되는데, 이 이중나선은 효소의 작용으로 RNA가 합성된다. RNA는 DNA에 담겨 있는 정보를 복사한 후, 세포질로 이동하여 단백질을 만드는 데 사용되므로 DNA의 복사본 역할을 한다. RNA는 유전정보를 세포 소기관으로 전달하고, 세포 소기관들은 RNA에 담긴 유전정보에 따라 단백질을 만들고, 유전정보를 전달한 RNA는 분해되어 소멸된다. '메신저 리보핵산(mRNA)'이라는 용어는 RNA가 전달자(messenger) 역할을 하여 유전정보를 전달한다는 의미에서 명명된 것이다.
mRNA 백신은 코로나바이러스감염증-19에 최초로 도입된 첨단 백신이다. 대표적으로 화이자와 바이오앤테크의 BNT162, 모더나의 mRNA-1273이 있다.
mRNA 방식 백신인 화이자와 모더나는 백신 효과를 일으키는 주 성분을 인간 세포에 주입시킬 수 있는 '벡터'로 lipid nanoparticle(지질 나노 입자)을 사용한다. 이 나노 지질 입자는 백신 효과를 일으키는 물질을 안전하게 사람 세포 내로 옮기는 역할을 한다. 이 mRNA 백신은 코로나바이러스감염증-19를 일으키는 바이러스인 SARS-CoV-2의 스파이크에 해당하는 mRNA를 사용한다. 스파이크는 쉽게 말해서 바이러스가 우리 몸의 세포에 침투하기 위해 사용하는 팔다리다. 바이러스의 스파이크도 유전자를 가지므로, 이 유전자를 암호화한 mRNA를 우리 세포에 주입하면 유전자 발현 과정에 따라 우리 몸의 세포들이 코로나 바이러스의 스파이크를 만들어 낸다.
그러면 우리 몸은 면역작용을 하기 때문에 백신 주입을 통해 우리 몸이 생산해낸 바이러스의 스파이크에 대한 면역을 가지게 된다. 팔다리에 대한 면역을 가진 몸에 코로나바이러스가 침투해도 바이러스가 쉽게 활동할 수가 없는 것이다.
mRNA 백신은 RNA 특성상 mRNA가 DNA에서 유전 암호를 읽을 수 있도록 개방한 상태라 보관이 어렵다는 단점이 있다. RNA는 쉽게 변질, 파괴되고, 거기에다가 나노지질입자(LNP) 벡터가 이러한 어려움에 추가로 관여한다. 또한 LNP 자체가 알러지를 일으킬 수 있는 물질 중 하나라는 것도 단점 중 하나이므로, 몇몇 제약사에서는 전달체로 LNP로 많이 사용되는 PEG(폴리에틸렌글리콜) 대신 양이온성 리포좀(liposome) 등을 사용하는 등의 2세대 mRNA 백신을 개발 중이다.
mRNA 백신은 원천기술을 확보하는 것이 어렵지만 일단 원천기술을 확보하면 그 다음부턴 백신을 찍어내듯이 할 수 있는 것이 장점이 있다. RNA 지도만 바꾸면 다른 항원에 대한 백신이 완성되기 때문에 RNA 백신은 전염병퇴치에 크게 기여한 것으로 평가된다. 어떤 신종 병원체도, 병원체를 분석해서 타깃만 정하고, 병원체 유전자를 복사하여 붙여넣으면 백신을 완성할 수 있기 때문이다.
이런 장점 때문에 HIV(에이즈)와 암 백신 및 치료제 연구 분야에 mRNA를 통한 연구가 진행되고 있었다. 대표적으로 표적항암치료제 및 면역항암치료제들이 대부분 mRNA 기술을 적용한 제품들이다. 화이자의 유방암 치료제 입랜스등이 있다. 코로나-19를 계기로 mRNA기술은 더욱발전은 더욱 가속화 될것으로 전망된다.
2) DNA 백신(바이러스 벡터)
아스트라제네카의 (AZD1222.아스트라제네카 & 옥스포드대 개발)와 얀센 백신 (Ad26 CoV2-s, 미국 존스앤존스 산하 벨기에 제약사), 스푸트니크V 백신(Gan-Covid-Vac.러시아)이 대표적이다.
DNA백신은 mRNA백신과 다르게 DNA를 면역 유발의 원천으로 이용한다. 벡터로서 mRNA백신의 나노 지질 입자 대신 살아있는 바이러스를 이용하는데, 원숭이에게는 치명적이지만 인간에게 감염되지 않는 아데노바이러스를 벡터로 이용한다. 아스트라제네카 백신이 타겟으로 잡은 포인트도 화이자, 모더나와 같이 바이러스의 스파이크 부분이다. mRNA 백신보다는 개발이 오래 걸리지만 DNA는 안정된 형태이기 때문에 운송, 보관의 면에서 간편하고 기존 백신 생산 시설을 사용할 수 있기 때문에 개도국 및 후진국에 보급이 수월하다.
단점으로 바이러스 벡터 백신 역시 외부 병원체이기 때문에 우리 몸이 백신 자체에 대해서도 면역이 생긴다. 같은 바이러스 벡터를 쓰는 백신은, 접종할수록 효과가 감소하는 것이다. 즉 온전한 효과를 보장하려면, 백신을 새로 개발할 때는 벡터를 바꿔야하고, 이는 그 벡터에 대한 안정성 검증부터 다시 시작해야 한다는 뜻이다. 코로나19 사태때 벡터 백신들이 일찍 출시될 수 있었던 것은 메르스 백신으로 개발해두었던 플랫폼에서 DNA만 바꾸었기 때문이다.
혈전 부작용 등 매우드문 부작용은, mRNA 백신의 심근염 부작용과 같이 신기술이 가지고 있는 잠재적 위험성이라 할 수 있다.
3) 단백질 재조합 백신(합성항원)
단백질을 일부 변형.재조합하여 만드는 백신이다. 대표적으로 노바백스의 NVX-CoV2373가 있다.
mRNA백신, DNA 백신(아데노바이러스 벡터 백신)이 COVID-19에 대한 대응법으로 바이러스의 스파이크를 몸속에서 제조, 항원-항체 반응을 통해 면역을 유발하는 것처럼, 단백질 재조합 방식도 같은 원리를 이용한다. 다만 바이러스의 스파이크(단백질)을 몸 속에서 리보솜을 통해 제조하는 것이 아닌 바깥에서 직접 제조, 몸속에 투여하는 방식을 사용한다. 노바백스 백신의 경우 아미노산 2개를 프롤린으로, 3개를 글루타민으로 치환했다. 따라서 임의로 변형된 항원을 주사한다고 해서 합성항원 방식이라고도 부른다.
단백질 자체를 수정하는 것이기 때문에 유전자 편집 기술이 동원되어야 하는 mRNA, DNA 백신과 다르게 원천기술 확보가 상대적으로 용이하다. 또한 화이자 백신의 심근염, 아스트라제네카 백신의 혈전 부작용이 모두 유전물질 운반체인 ‘벡터’에서 유래되었던 만큼, 단백질 자체를 주사하는 단백질 재조합 백신은 이런 면에서 우위를 지닌다.
단백질 재조합 백신은 우리 몸에 단백질을 주사하는 것이고 합성항원은 질병마다 다르므로 긴 개발기간이 소요된다.
전통적인 백신이라하는 천연두백신과는 다르다. 천연두 백신은 우두를 이용한 이종백신 방식으로 사,생백신에 가깝다.
4) 비활성화 방식의 시노팜 백신
중국 제약그룹인 시노팜이 개발한 백신(BBIBP-corV)으로 코로나19를 불활성화한 백신이다.
불활성화 백신은 바이러스를 열이나 약물로 비활성화시켜 독성을 없앤 후 체내에 접종하는 백신이다. 포롬알데히드 와 같은 화학물질이나 열을 이용해 바이러스 내부의 유전자는 죽이고 남은 단백질 옷만 이용해서 만드는 방법이다. 유전자 자체가 없기 때문에 자기복제는 하지 못하며, 지금까지 독감예방백신을 만드는 방식이었다.
살아있는 백신을 약화시켜 사용하는 생백신에 비해 안전하다는 장점이 있으나 여러 번 접종해야 제대로 효과를 볼 수 있다한다.