[바이오위클리] 바이러스 정복을 위한 차세대 백신 개발 전략은?
2023년 02월 08일 오전 09:00
■ 이성규 / 과학뉴스팀 기자
[앵커]
코로나19 대유행을 계기로 누구나 한두 번쯤은 백신을 접종했을 텐데요. 백신이 개발돼도 바이러스가 변이를 일으키면 이에 대응하는 새 백신이 필요합니다. 오늘 바이오 위클리에서는 현재 백신보다 더 효율이 좋은 미래를 이끌어갈 백신 기술에는 어떤 것들이 있는지 이성규 기자와 함께 알아보겠습니다. 어서 오세요.
[기자]
안녕하세요.
[앵커]
백신이 개발돼도 바이러스가 변이를 일으키면 기존 백신이 무용지물이 된다, 이미 많은 시청자분들께서도 익숙한 개념일 텐데 이게 왜 그런지부터 설명해주시죠?
[기자]
백신의 원리는 바이러스의 특정 부위를 우리 몸에 주입을 하잖아요. 특정 부위를 인식을 해서 항체가 만들어지고 항체가 나중에 실제로 바이러스에 감염이 되면 특정 부위를 인식을 해서 바이러스가 침입을 했구나 바이러스를 공격하는 그런 원리인 거죠. 이 바이러스가 변이를 일으킬 경우에 우리 몸에 주입했던 특정 부위 바이러스가 가지고 있잖아요. 그 부위에 모양이 바뀌는 거예요.
기존에 우리가 백신 접종으로 만들었던 항체는 바이러스의 모양이 바뀌었잖아요. 그러면 인식을 못 해요. 그러면 바이러스 공격을 못 하니까 무용지물이 되는 거죠. 그래서 개발된 게 2가 백신입니다. 우리가 요즘 맞고 있는 백신 있잖아요. 2가 백신은 처음에 초기 코로나19 바이러스의 스파이크 부위하고 오미크론 변이의 스파이크 부위 두 개를 가지고 백신을 만들었기 때문에 오미크론 변이에 대해서도 대응할 수 있다. 이런 개념입니다.
[앵커]
바이러스가 그렇다면 변이를 일으킬 때마다 이에 대응하는 백신을 개발해야 되는 게 지금 기술인데요. 사실 바이러스 변이 속도가 저희도 경험을 했지만 굉장히 빠르거든요. 이런 경우 유용한 백신 전략이 따로 있을까요?
[기자]
사실 우리가 코로나19를 겪으면서 다 알게 됐지만은 바이러스의 변이 속도가 굉장히 빠르잖아요. 현재 과학 기술이 그걸 따라가기에는 역부족이다. 우리가 냉정하게 평가하자면, 그래서 변이가 나올 때마다 이에 맞는 백신을 개발할 수는 있지만 시기가 늦는 거죠. 이미 변이 바이러스가 어느 정도 확산이 되고 나서 백신이 개발되고 접종을 하니까 이미 많은 사람이 감염이 되어 있잖아요.
이걸 어떻게 극복할 수 있을까에서 나온 개념이 범용 백신, 이게 유니버설 백신이라고 부르는데 바이러스가 변이를 일으키면은 예를 들면 우리가 백신 물질로 만드는 부위가 코로나19 같은 경우가 스파이크 부위잖아요. 스파이크 같은 부위를 우리가 RBD라고 불러요, 바이러스 부위 중에서. RBD 부위에서는 변이를 일으키며 변하는 부위가 있고 변이가 일어나도 변하지 않고 보존하는 그런 부위가 있어요.
스파이크 같은 부위는 변이가 일어나면 변하는 부위이고 만약에 변하지 않는 부위 있잖아요. 보존이 되는 부위를 백신으로 제작을 한다면은 바이러스 변이가 일어나도 그 부분은 똑같잖아요. 변이가 일어나도 백신을 계속 만들지 않고 하나의 백신으로 예방이 가능하다 이런 개념의 백신이 범용 백신이고 미국의 워싱턴대학과 캘리포니아공대가 이런 방식의 백신을 개발하고 있고요. 동물 실험에서 긍정적인 결과가 나왔습니다.
[앵커]
그러니까 변이가 일어나도 바뀌지 않는 근본을 겨냥한 백신이 바로 범용 백신이고 이 백신을 개발 중이다. 말씀을 주셨는데. 범용 백신 이외에도 변이 바이러스에 대응할 수 있는 차세대 백신은 어떤 방법이 있을까요?
[기자]
여러 가지 전략을 구사할 수 있을 텐데 코로나19 백신을 예로 들면 스파이크 부위가 핵심 백신 물질이잖아요. 스파이크 이외에도 바이러스는 되 게 많은 단백질을 껍데기에 가지고 있어요. 스파이크 부위 이외에 다른 단백질 껍데기 부위 이런 걸 항원이라고 부르는데 스파이크가 변이가 일어나면 다른 항원을 같이 만들면 그 부분은 변이가 일어나지 않으면 그 부분으로 백신 효과를 기대할 수 있잖아요.
그래서 스파이크 이외에 다른 항원을 백신으로 만드는 그런 전략 우리가 다항원 백신이라고 부르는데 이런 백신 전략으로도 개발이 되고 있죠. T-세포 같은 경우에는 스파이크 외에 다른 항원 부위를 인식을 해서 공격을 할 수 있거든요. 미국 바이오 기업 중에 그리스톤과 백시니티라는 기업이 있는데 각각 이런 방식의 백신을 개발하고 있습니다.
[앵커]
저희가 이번 코로나19 백신 가운데 가장 많이 쓰인 백신은 단연 mRNA 백신이 아닐까 싶은데요. 이 mRNA 백신을 업그레이드하는 방식도 개발되고 있다고요?
[기자]
저희가 지난번에 바이오 위클리에서 다뤘지만 전 세계에서 지난해 가장 많이 팔린 약이 뭐냐면 화이자와 바이오엔텍 mRNA 백신이 차지했었죠. 그만큼 압도적으로 많이 팔렸는데 mRNA 백신이 굉장히 좋은 백신인 건 맞지만, 현재 상용화된 mRNA 백신은 고용량을 투여하거든요. 용량이 많이 투여가 돼요. 이걸 용량을 줄이면 적은 용량으로 만들면 같은 비용으로 더 많은 백신으로 만들 수 있잖아요. 그 얘기는 단가를 낮출 수가 있고 저개발 국가라든지 싼 가격에 공급할 수 있고 여러 가지 장점이 있거든요. 저용량 백신을 어떻게 개발을 할 것이냐 이런 거에 과학자들이 골무를 했던 거죠. 지금 백신은 우리가 mRNA를 넣어주면 우리 몸에서 스파이크 단백질을 만들라 지시를 하는데 mRNA를 넣어줄 때 mRNA를 복제하는 복제 물질도 같이 넣어주는 거에요. 우리 몸에 mRNA가 들어오면 증폭이 되는 거에요. 그러면 얘가 저용량을 넣더라도 증폭이 되니까 고용량을 투여한 거 같은 효과를 낼 수 있는 거죠. 그런 방식의 백신이 개발이 되고 있어요.
[앵커]
저용량으로 주입한 뒤에 체내에서 증폭시킨다니까 새로운 개념이다. 라는 생각이 드는데요. 이외에도 차세대 백신 또 어떤 게 있을까요?
[기자]
단백질 백신 들어봤을 거예요. 전통적인 백신 제조 방식이어서 mRNA 백신보다 상대적으로 안정적이다 이런 얘기 많이 들었잖아요. 단백질 백신도 업그레이드 돼서 단백질 백신 코로나19 백신을 예로 들면 스파이크를 단백질 형태로 주입을 하는 거잖아요. 스파이크 단백질 형태로만 주입을 하면 면역 반응이 좀 약하다. 그래서 이거를 바이러스 같은 형태로 만드는 거에요.
어떻게 만드냐면 가운데 동그란 게 있잖아요. 그걸 나노입자로 만들고 거기다가 실제로 스파이크 단백질을 붙이는 거에요. 바이러스가 그렇게 생겼잖아요. 그럼 바이러스같이 비슷한 모양으로 만들어서 저걸 우리 몸에 넣어주면 인체 면역계는 이게 바이러스와 비슷하게 생겼으니까 좀 더 면역 반응이 좀 더 강하게 일어나고 좀 더 백신 효과가 좋다는 거잖아요. 이런 방식의 백신을 미국군 연구소에서 개발을 하고 있죠.
[앵커]
지금까지 백신 속에 들어있는 성분과 관련된 이야기를 나눠봤는데요. 백신을 전달하는 방법에서도 차별성을 둘 수 있다고요?
[기자]
백신도 그렇고 약도 그렇고 어떻게 전달하느냐도 굉장히 중요한 문제인데 우리가 이제 백신을 맞을 때 다들 경험했잖아요. 주사를 맞잖아요. 이걸 근육주사라고 부르는데 근데 이제 가장 좋은 쉬운 방법은 코로 흡입하는 우리가 이제 천식 환자들에게 하는 거처럼 코로 하는 게 쉽잖아요. 애기들이나 어린이들도 쉽게 할 수 있잖아요. 이게 몇 가지 장점이 있는데 주사 백신보다 굉장히 편하다.
그게 가장 큰 장점이고 두 번째는 코로나19 같은 경우에는 호흡기 감염 질환이잖아요. 호흡기를 통해서 바이러스가 감염이 되니까 코나 입이나 점막을 통해서 폐로 가고 경로가 그렇잖아요. 코로 흡입하는 백신은 면역 반응이 코랑 입에서 시작하기 때문에 바이러스 침입하는 초기 단계에서 면역 반응이 일어날 수 있어요. 그러면 세포가 퍼지기 이전에 바이러스 감염을 차단할 수 있다. 그런 장점이 있어요. 중국이나 러시아 연구진들이 이런 방식의 백신을 개발하고 있습니다.
[앵커]
네, 그렇군요. 코로 흡입할 수 있는 백신이 있었다면은 아이들이나 노약자들 백신을 맞출 때도 용이했을 거다 이런 생각이 드는데요. 사업적인 측면에서 보면 코로나19 상황이 점점 감소세, 진정세로 들어간 국면인데 개발 기업 측면에서는 수지타산이 안 맞을 수도 있을 거 같습니다?
[기자]
사실 그런 측면이 있죠. 과학저널 네이처 자료를 살펴보면, 현재 승인된 코로나19 백신이 50종이 넘어요. 그중 상위 8개 백신이 160억 개 생산됐고 그 가운데 130억 개 이상이 접종됐습니다. 이거는 이미 상용화된 거고 지금 개발 중인 백신만 해도 500개가 넘어요. 엄청나게 많은 백신들이 개발되고 있잖아요.
후발 주자일수록 시장을 차지하기 위해서는 치열한 경쟁을 해야 되고 그런 게 다 기업의 경영적인 거와 맞물려서 생각을 해야 되는데 코로나가 점점 다운이 되면 될수록 백신 개발사들의 입장에서는 돈을 벌기가 힘들어지는 구조잖아요. 그런 측면에서는 지금 차세대 코로나19 백신을 개발해야 되냐 이런 질문을 할 수 있는데 백신이라는 게 한 번 원천 기술을 개발을 하면은 또 다른 바이러스가 출현을 했을 때 바이러스의 물질만 바꾸면 바로 만들 수 있잖아요. 그런 측면에서 원천 기술을 개발을 해놓고 다음에 코로나 이외에 다른 바이러스가 출현을 했을 때 백신을 개발하면 충분히 승산이 있다. 이런 가능성을 보고 개발 회사들은 차세대 백신을 경쟁하고 있다. 이렇게 볼 수 있습니다.
[앵커]
네, 오늘은 미래, 또 다른 바이러스에 대항할 더 효율적인 백신 기술에 대해 이야기 나눠봤는데요. 앞으로, 상용화될 더 편리하고 효율적인 백신들 기대해보도록 하겠습니다. 이성규 기자와 함께했습니다. 고맙습니다.
YTN 사이언스 이성규 (sklee95@ytn.co.kr)
[앵커]
코로나19 대유행을 계기로 누구나 한두 번쯤은 백신을 접종했을 텐데요. 백신이 개발돼도 바이러스가 변이를 일으키면 이에 대응하는 새 백신이 필요합니다. 오늘 바이오 위클리에서는 현재 백신보다 더 효율이 좋은 미래를 이끌어갈 백신 기술에는 어떤 것들이 있는지 이성규 기자와 함께 알아보겠습니다. 어서 오세요.
[기자]
안녕하세요.
[앵커]
백신이 개발돼도 바이러스가 변이를 일으키면 기존 백신이 무용지물이 된다, 이미 많은 시청자분들께서도 익숙한 개념일 텐데 이게 왜 그런지부터 설명해주시죠?
[기자]
백신의 원리는 바이러스의 특정 부위를 우리 몸에 주입을 하잖아요. 특정 부위를 인식을 해서 항체가 만들어지고 항체가 나중에 실제로 바이러스에 감염이 되면 특정 부위를 인식을 해서 바이러스가 침입을 했구나 바이러스를 공격하는 그런 원리인 거죠. 이 바이러스가 변이를 일으킬 경우에 우리 몸에 주입했던 특정 부위 바이러스가 가지고 있잖아요. 그 부위에 모양이 바뀌는 거예요.
기존에 우리가 백신 접종으로 만들었던 항체는 바이러스의 모양이 바뀌었잖아요. 그러면 인식을 못 해요. 그러면 바이러스 공격을 못 하니까 무용지물이 되는 거죠. 그래서 개발된 게 2가 백신입니다. 우리가 요즘 맞고 있는 백신 있잖아요. 2가 백신은 처음에 초기 코로나19 바이러스의 스파이크 부위하고 오미크론 변이의 스파이크 부위 두 개를 가지고 백신을 만들었기 때문에 오미크론 변이에 대해서도 대응할 수 있다. 이런 개념입니다.
[앵커]
바이러스가 그렇다면 변이를 일으킬 때마다 이에 대응하는 백신을 개발해야 되는 게 지금 기술인데요. 사실 바이러스 변이 속도가 저희도 경험을 했지만 굉장히 빠르거든요. 이런 경우 유용한 백신 전략이 따로 있을까요?
[기자]
사실 우리가 코로나19를 겪으면서 다 알게 됐지만은 바이러스의 변이 속도가 굉장히 빠르잖아요. 현재 과학 기술이 그걸 따라가기에는 역부족이다. 우리가 냉정하게 평가하자면, 그래서 변이가 나올 때마다 이에 맞는 백신을 개발할 수는 있지만 시기가 늦는 거죠. 이미 변이 바이러스가 어느 정도 확산이 되고 나서 백신이 개발되고 접종을 하니까 이미 많은 사람이 감염이 되어 있잖아요.
이걸 어떻게 극복할 수 있을까에서 나온 개념이 범용 백신, 이게 유니버설 백신이라고 부르는데 바이러스가 변이를 일으키면은 예를 들면 우리가 백신 물질로 만드는 부위가 코로나19 같은 경우가 스파이크 부위잖아요. 스파이크 같은 부위를 우리가 RBD라고 불러요, 바이러스 부위 중에서. RBD 부위에서는 변이를 일으키며 변하는 부위가 있고 변이가 일어나도 변하지 않고 보존하는 그런 부위가 있어요.
스파이크 같은 부위는 변이가 일어나면 변하는 부위이고 만약에 변하지 않는 부위 있잖아요. 보존이 되는 부위를 백신으로 제작을 한다면은 바이러스 변이가 일어나도 그 부분은 똑같잖아요. 변이가 일어나도 백신을 계속 만들지 않고 하나의 백신으로 예방이 가능하다 이런 개념의 백신이 범용 백신이고 미국의 워싱턴대학과 캘리포니아공대가 이런 방식의 백신을 개발하고 있고요. 동물 실험에서 긍정적인 결과가 나왔습니다.
[앵커]
그러니까 변이가 일어나도 바뀌지 않는 근본을 겨냥한 백신이 바로 범용 백신이고 이 백신을 개발 중이다. 말씀을 주셨는데. 범용 백신 이외에도 변이 바이러스에 대응할 수 있는 차세대 백신은 어떤 방법이 있을까요?
[기자]
여러 가지 전략을 구사할 수 있을 텐데 코로나19 백신을 예로 들면 스파이크 부위가 핵심 백신 물질이잖아요. 스파이크 이외에도 바이러스는 되 게 많은 단백질을 껍데기에 가지고 있어요. 스파이크 부위 이외에 다른 단백질 껍데기 부위 이런 걸 항원이라고 부르는데 스파이크가 변이가 일어나면 다른 항원을 같이 만들면 그 부분은 변이가 일어나지 않으면 그 부분으로 백신 효과를 기대할 수 있잖아요.
그래서 스파이크 이외에 다른 항원을 백신으로 만드는 그런 전략 우리가 다항원 백신이라고 부르는데 이런 백신 전략으로도 개발이 되고 있죠. T-세포 같은 경우에는 스파이크 외에 다른 항원 부위를 인식을 해서 공격을 할 수 있거든요. 미국 바이오 기업 중에 그리스톤과 백시니티라는 기업이 있는데 각각 이런 방식의 백신을 개발하고 있습니다.
[앵커]
저희가 이번 코로나19 백신 가운데 가장 많이 쓰인 백신은 단연 mRNA 백신이 아닐까 싶은데요. 이 mRNA 백신을 업그레이드하는 방식도 개발되고 있다고요?
[기자]
저희가 지난번에 바이오 위클리에서 다뤘지만 전 세계에서 지난해 가장 많이 팔린 약이 뭐냐면 화이자와 바이오엔텍 mRNA 백신이 차지했었죠. 그만큼 압도적으로 많이 팔렸는데 mRNA 백신이 굉장히 좋은 백신인 건 맞지만, 현재 상용화된 mRNA 백신은 고용량을 투여하거든요. 용량이 많이 투여가 돼요. 이걸 용량을 줄이면 적은 용량으로 만들면 같은 비용으로 더 많은 백신으로 만들 수 있잖아요. 그 얘기는 단가를 낮출 수가 있고 저개발 국가라든지 싼 가격에 공급할 수 있고 여러 가지 장점이 있거든요. 저용량 백신을 어떻게 개발을 할 것이냐 이런 거에 과학자들이 골무를 했던 거죠. 지금 백신은 우리가 mRNA를 넣어주면 우리 몸에서 스파이크 단백질을 만들라 지시를 하는데 mRNA를 넣어줄 때 mRNA를 복제하는 복제 물질도 같이 넣어주는 거에요. 우리 몸에 mRNA가 들어오면 증폭이 되는 거에요. 그러면 얘가 저용량을 넣더라도 증폭이 되니까 고용량을 투여한 거 같은 효과를 낼 수 있는 거죠. 그런 방식의 백신이 개발이 되고 있어요.
[앵커]
저용량으로 주입한 뒤에 체내에서 증폭시킨다니까 새로운 개념이다. 라는 생각이 드는데요. 이외에도 차세대 백신 또 어떤 게 있을까요?
[기자]
단백질 백신 들어봤을 거예요. 전통적인 백신 제조 방식이어서 mRNA 백신보다 상대적으로 안정적이다 이런 얘기 많이 들었잖아요. 단백질 백신도 업그레이드 돼서 단백질 백신 코로나19 백신을 예로 들면 스파이크를 단백질 형태로 주입을 하는 거잖아요. 스파이크 단백질 형태로만 주입을 하면 면역 반응이 좀 약하다. 그래서 이거를 바이러스 같은 형태로 만드는 거에요.
어떻게 만드냐면 가운데 동그란 게 있잖아요. 그걸 나노입자로 만들고 거기다가 실제로 스파이크 단백질을 붙이는 거에요. 바이러스가 그렇게 생겼잖아요. 그럼 바이러스같이 비슷한 모양으로 만들어서 저걸 우리 몸에 넣어주면 인체 면역계는 이게 바이러스와 비슷하게 생겼으니까 좀 더 면역 반응이 좀 더 강하게 일어나고 좀 더 백신 효과가 좋다는 거잖아요. 이런 방식의 백신을 미국군 연구소에서 개발을 하고 있죠.
[앵커]
지금까지 백신 속에 들어있는 성분과 관련된 이야기를 나눠봤는데요. 백신을 전달하는 방법에서도 차별성을 둘 수 있다고요?
[기자]
백신도 그렇고 약도 그렇고 어떻게 전달하느냐도 굉장히 중요한 문제인데 우리가 이제 백신을 맞을 때 다들 경험했잖아요. 주사를 맞잖아요. 이걸 근육주사라고 부르는데 근데 이제 가장 좋은 쉬운 방법은 코로 흡입하는 우리가 이제 천식 환자들에게 하는 거처럼 코로 하는 게 쉽잖아요. 애기들이나 어린이들도 쉽게 할 수 있잖아요. 이게 몇 가지 장점이 있는데 주사 백신보다 굉장히 편하다.
그게 가장 큰 장점이고 두 번째는 코로나19 같은 경우에는 호흡기 감염 질환이잖아요. 호흡기를 통해서 바이러스가 감염이 되니까 코나 입이나 점막을 통해서 폐로 가고 경로가 그렇잖아요. 코로 흡입하는 백신은 면역 반응이 코랑 입에서 시작하기 때문에 바이러스 침입하는 초기 단계에서 면역 반응이 일어날 수 있어요. 그러면 세포가 퍼지기 이전에 바이러스 감염을 차단할 수 있다. 그런 장점이 있어요. 중국이나 러시아 연구진들이 이런 방식의 백신을 개발하고 있습니다.
[앵커]
네, 그렇군요. 코로 흡입할 수 있는 백신이 있었다면은 아이들이나 노약자들 백신을 맞출 때도 용이했을 거다 이런 생각이 드는데요. 사업적인 측면에서 보면 코로나19 상황이 점점 감소세, 진정세로 들어간 국면인데 개발 기업 측면에서는 수지타산이 안 맞을 수도 있을 거 같습니다?
[기자]
사실 그런 측면이 있죠. 과학저널 네이처 자료를 살펴보면, 현재 승인된 코로나19 백신이 50종이 넘어요. 그중 상위 8개 백신이 160억 개 생산됐고 그 가운데 130억 개 이상이 접종됐습니다. 이거는 이미 상용화된 거고 지금 개발 중인 백신만 해도 500개가 넘어요. 엄청나게 많은 백신들이 개발되고 있잖아요.
후발 주자일수록 시장을 차지하기 위해서는 치열한 경쟁을 해야 되고 그런 게 다 기업의 경영적인 거와 맞물려서 생각을 해야 되는데 코로나가 점점 다운이 되면 될수록 백신 개발사들의 입장에서는 돈을 벌기가 힘들어지는 구조잖아요. 그런 측면에서는 지금 차세대 코로나19 백신을 개발해야 되냐 이런 질문을 할 수 있는데 백신이라는 게 한 번 원천 기술을 개발을 하면은 또 다른 바이러스가 출현을 했을 때 바이러스의 물질만 바꾸면 바로 만들 수 있잖아요. 그런 측면에서 원천 기술을 개발을 해놓고 다음에 코로나 이외에 다른 바이러스가 출현을 했을 때 백신을 개발하면 충분히 승산이 있다. 이런 가능성을 보고 개발 회사들은 차세대 백신을 경쟁하고 있다. 이렇게 볼 수 있습니다.
[앵커]
네, 오늘은 미래, 또 다른 바이러스에 대항할 더 효율적인 백신 기술에 대해 이야기 나눠봤는데요. 앞으로, 상용화될 더 편리하고 효율적인 백신들 기대해보도록 하겠습니다. 이성규 기자와 함께했습니다. 고맙습니다.
YTN 사이언스 이성규 (sklee95@ytn.co.kr)
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