바이오인

mRNA 기반 차세대 백신 연구개발 동향 및 전망

한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 윤선우 

1. 개요

2019년 12월부터 지속되고 있는 코로나19 사태는 현재까지도 지구촌에 경제적•사회적으로 큰 위협이 되고 있으며 아직도 통제되지 않고 있는 진행형이다. 하지만, 코로나19의 대응에서 mRNA(메신저RNA) 백신 기술은 전통적인 백신 플랫폼으로 알려진 약독화 바이러스 또는 바이러스 유래 항원 단백질을 이용하는 방법에 비해 코로나19 유발 바이러스 (SARS-CoV-2)를 신속하게 대응할 수 있는 백신 플랫폼으로 기여하고 있으며, 모더나와 화이자-바이오엔테크에서는 사스코로나바이러스-2 바이러스의 표면에 있는 스파이크 단백질 유전정보를 이용하여 mRNA 백신을 상용화하였고 현재도 대부분 국가에서 코로나19 예방을 위한 주력 백신으로 쓰이고 있다 (그림 1).

<그림 1. 코로나19 상용화 mRNA 백신 플랫폼 전략>

출처 : Fernando et al, 2020. N. Engl. J. Med.

WHO(세계국제보건기구)는 2018년 2월에 우리가 알지 못하는 많은 병원균과 바이러스를 미지의 질병(Disease X)으로 명명하면서 이로 인한 신·변종 감염병으로 인류를 보호할 수 있는 연구개발이 필요하다고 발표하였다. 특히, 2003년 중증급성호흡기증후군(SARS, 사스), 2009년 H1N1형 신종플루, 2012년 중동호흡기증후군(MERS, 메르스), 그리고 2019년 코로나19 발생에서 볼 수 있듯이 최근 바이러스에 의한 감염병 발생 주기가 빨라지고 있음을 알 수 있다. 또한, 2000년 이후에 유행된 감염병들은 사람과 동물이 같이 감염될 수 있는 인수공통감염병(Zoonosis)이라는 점에 주목해야 한다. 이에 감염병의 확산을 막고 변종의 출현에 대한 신속한 대응 방안으로 백신 개발에 대한 요구가 증대되고 있으며, mRNA 백신은 이를 해결 할 수 있는 백신 플랫폼이라고 할 수 있을 것이다.

mRNA 백신 연구는 거의 30년 전 암 백신으로의 활용 가능성에 관한 연구(Eur. J. Immunol. 1993)로부터 플랫폼을 시작으로 코로나19 팬데믹을 계기로 mRNA 백신의 효능과 안전성이 검증되어 감염병뿐만 아니라 항암과 희귀질환 등을 핵산 백신 기술 개발을 통해 극복을 위한 연구들이 진행되고 있다. 특히, mRNA 암 백신의 경우 종양에서 발견된 여러 돌연변이와 면역 체계의 고유한 특성으로 가능한 가장 강력한 면역 반응을 이끌어내는 방식을 사용되고 있다. 예를 들어, 난치병인 후천성면역결핍증 예방을 위해 미국 캘리포니아 스크립스 대학 연구진과 국립 알레르기 전염병 연구소(NIAID)에서는 mRNA 방식을 활용한 HIV 타깃 백신을 연구하고 있다(Nature Medicine 2021).

mRNA 백신 플랫폼이 차세대 백신 또는 광범위한 의학 활용에 주목을 받고 있지만, 코로나19 팬데믹 상황에서 긴급히 승인된 백신 플랫폼이기 때문에 백신 전달체 기술, 열 안정성 극복 기술, 백신 투여 방법, 효율적인 생산 및 정제 시스템과 백신 전달체의 최소부작용 등의 한계를 극복하기 위한 기술 개발 연구가 필요한 상황이다. 특히, mRNA 백신 개발에 있어 가장 염두에 둬야 할 점이 “백신의 안전성 최적화”이기 때문에 백신 전달체 최적화 연구가 우선하여 해결해야 할 장애물일 것이다.

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