바이오인

   BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-15

기존 백신의 단점을 보완한 2세대 코로나19 백신 개발 가시화

◇ 코로나19 대응을 위해 우리나라를 비롯해 전 세계 곳곳에서 백신(모더나, 화이자, 아스트라제네카 등)이 접종 중이나, 최근 효능, 생산 및 유통 등 기존 백신의 한계점을 해결할 수 있는 2세대 백신 개발이 가속화되고 있고 조만간 상용화를 통해 전 세계에 공급이 가능할 것으로 기대

▸주요 출처 : Scientific American, The Second-Generation COVID Vaccines Are Coming, 2021.1.20.; Nature, How COVID unlocked the power of RNA vaccines, 2021.1.12

전 세계적으로 코로나19에 대응하기 위해 다양한 백신이 개발 중이며, 일부 백신은 긴급사용승인을 통해 접종 진행

○ 코로나19 대유행이 처음 발생한 지 1년이 지난 지금, 지난해 말부터 영국, 미국 등 전 세계 곳곳에서 3가지 코로나19 백신을 중심으로 접종이 추진

- 모더나, 화이자-BioNTech가 각각 개발한 2가지 백신은 모두 mRNA로 알려진 새로운 플랫폼기술을 사용

- 세 번째는 영국의 옥스포드 대학과 AstraZeneca에서 개발한 기존 백신형태로 침팬지 바이러스를 사용

※ 이외 러시아, 중국 및 인도에서 자체 백신을 출시했지만 일부 국가를 제외하고널리 승인받지 못한 상황

○ 하지만 현재 접종 중인 백신만으로 코로나19 대유행을 종식하기에는 충분하지 않다고 예상

- 전문가들은 영국과 남아프리카 등에서 더 전염성이 높은 종류의 변이 바이러스가 발생하는 것을 우려하고 있으며,

- 화이자와 모더나의 mRNA백신은 –20℃ 또는 -70℃의 콜드체인에서 유통되어야 하기 때문에 엄청난 비용이 발생하고, 아프리카나 남미의 가난하고 밀접한 지역에서는 유통이 불가능한 점도 지적

- 그러나 무엇보다 가장 중요한 문제는 “효능”, 즉 백신 접종 후 사람들이 얼마나 오랫동안 면역 상태를 유지하는 것인가에 있다는 점을 강조

○ 다행스러운 점은 효과적이고 저렴하며 유통하기 쉬운 형태의 다양한 코로나19 백신이 개발 중

Scientific American은 새로운 기술이 적용된 “2세대(second- generation)” 백신 후보 240여 종이 개발되고 있다고 강조

○ 240여 종의 백신 후보 중 가장 잠재력이 높은 3가지의 백신 후보에 대해 상세하게 소개

< ① 자가 증폭 RNA(Self-Amplifying RNA) 백신 >

- (개요) 기존에 승인된 mRNA 백신과 동일한 방식으로, 항원이 되는 바이러스의 일부 유전물질(코로나19 바이러스의 스파이크 단백질 등)을 인간 세포에 넣어 인체가 항원 단백질을 생산하여 항체 형성을 유도

- (특징) 기존 mRNA 백신과 다른 점은 백신 구성요소 중에 자가증폭(self- amplifying)에 관여하는 복제유전자(replicase)를 삽입하여 인체 세포 안에서 항원에 해당하는 유전물질을 자가증폭하여 항원 단백질을 보다 많이 생산하기 때문에 백신 사용량을 줄일 수 있는 특징 보유

- (장점) 1회 접종만으로 항체를 충분히 형성할 수 있어서 비교적 적은 비용으로 백신 접종이 가능

※ 독일의 BioNTech, 벨기에의 Ziphius Vaccines 등에서 자가증폭 RNA 백신을 개발 중

< ② 아단위단백질(Protein Subunit) 백신 >

- (개요) 바이러스의 표면이나 세포막을 구성하는 특정 단백질 조각(펩타이드, peptide), 다당류 등을 주요 성분으로, 전체 바이러스 또는 유전물질이 아닌 특정 단백질 부분(아단위단백질, protein subunit)을 백신으로 접종

- (특징) 유전자재조합 기술을 이용해 생물반응기에서 코로나19 바이러스 스파이크 단백질 등 항원 단백질을 저렴하게 대량으로 생산할 수 있으나, RNA 백신보다 생산에 시간이 더 많이 소요되고 낮은 면역반응을 보이기 때문에 면역증강제(adjuvant)를 함께 투여 필요

- (장점) 냉장온도인 2∼8℃에서 보관할 수 있어 유통이 더욱 쉬우며, 부작용이 적고 안전하다는 특징 보유. 이미 인플루엔자, 백일해, 말라리아 백신 등에 사용

※ 미국 Novavax는 현재 임상 3상을 진행 중이며, 국내기업인 SK바이오사이언스는 임상 1상을 진행 중

< ③ 나노입자(Designed Protein Nanoparticle) 백신 >

- (개요) 스파이크 단백질 전체를 주입하는 대신, 바이러스의 수용체 결합 도메인(RBD), 즉 인간 세포와 직접 결합하는 스파이크 단백질의 일부만 백신으로 제작

- (특징) 축구공 모양 구형 나노입자표면에 RBD 단백질을 부착하여 백신을 제작하는 방식으로 항원을 더 많이 노출할 수 있음

- (장점) 바이러스의 스파이크 단백질 전체 부위를 사용하는 것보다 최소 10배 더 높은 항체반응 유도 가능

※ 미국 워싱턴대 연구팀은 RBD 60개를 표면에 노출시키는 나노입자 백신을 제작하여 강력한 중화항체 반응을 확인