코로바19 백신 주요 3종의 플랫폼 기술

[메모] 코로나19 백신 주요 3종의 플랫폼 기술

* 플랫폼 기술= 항원은 물론, 항원을 몸 안에서 안전하게 전달하는 기술을 포함함.

* 백신 플랫폼 기술= 백신의 뼈대를 이루는 기반 기술. 항원을 전달하는 매개체 역할을 하는 일련의 기술

* 코로나19 백신은 모두 코로나19 바이러스의 '스파이크(돌기)' 부위를 항원으로 이용함.

* 벡터(vector)= DNA, mRNA 등 유전 물질을 인체에 주입하기 위한 운반체

* 모든 생명체는 DNA를 설계도로 삼아 mRNA를 거쳐 최종적으로 단백질을 만듬. 

 

3D 프린터로 출력한, 코로나-19를 일으키는 바이러스인 '제2형 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스(SARS-CoV-2)' 모습(뒷 쪽)과 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 모습(앞 쪽). 스파이크 단백질은 바이러스가 인간 세포에 들어가 감염되게 한다. 뒷 쪽의 바이러스 표면(파란색)은 스파이크 단백질(빨간색)로 덮여 있다. [사진= 미국 국립보건원(NIH)]

 

<백신의 예방 원리> 백신 접종-면역세포(B세포)-중화 항체 형성-호흡기를 통한 코로나-19 바이러스 인체 침입-코로나-19 바이러스 제거  <코로나 백신: 총 6종> 1. 바이러스 벡터 백신(아스트라제네카, 얀센) - 바이러스 항원 유전자를 다른 바이러스에 넣어 투여 - 코로나19 바이러스의 표면항원 유전자를 다른 바이러스(아데노바이러스 등) 주형에 넣어 주입, 체내에서 표면항원 단백질을 생성함으로써 면역 반응을 유도함 - RNA 백신에 비해 열에 안정적인 특성이 있음. 하지만 살아 있는 아데노바이러스를 사용하므로 생백신의 경우(섭씨 4도)에 준하는 콘드체인이 필요함. 2. 불활화 (바이러스) 백신(중국의 시노팜, 시노백) - 바이러스를 사멸시켜 항원으로 사용 - 사멸시킨 코로나19 바이러스를 체내에 주입, 면역반응을 유도함 - 전통적인 백신 플랫폼(기반기술, Platform technology)임. 감염 바이러스 확보 시 신속한 개발이 가능하며 제조 방법이 단순하고, 중화 항체 유도가 우수한 게 특징임. 그러나 코로나19 바이러스의 경우 생물안전등급 BL3급의 생산시설이 있어야 됨. - 불활화 백신으로는 A형 간염 백신, 주사용 소아마비 백신, 일본뇌염 사백신 등이 있음.   3. DNA 백신(아스트라제네카-옥스퍼드/미국 이노비오) - 바이러스 항원을 발현시킬 수 있는 DNA 투여 - 코로바19 바이러스의 표면 항원 유전자(DNA)를 주입, 체내에서 표면항원 단백질을 생성, 면역반응을 유도함.  4. RNA 백신(모더나, 화이자) - 바이러스 항원 유전자를 RNA 형태로 투여 - 코로나19 바이러스의 표면항원 유전자를 RNA 형태로 주입, 체내에서 표면항원 단백질을 생성함으로써 면역 반응을 유도함. - 제조기간이 짧아 단기간 내에 대량생산이 가능함. 그러나 RNA 분해효소에 주성분인 RNA가 쉽게 분해돼 안정성이 나쁨. 따라서 냉동(섭씨 영하 20도 또는 영하 75도±15도)의 콜드체인이 필요함. 코로나19 백신이 이 방식으로 처음 제품화됨. 5. 재조합 백신/재조합 단백질 기반 백신(노바백스/사노피-GSK) - 바이러스 항원 단백질을 유전자재조합 기술로 만들어 투여  - 유전자재조합 기술을 이용해 만든 코로나19 바이러스의 표면항원 단백질을 직접 주입, 면역 반응을 유도함. - 가장 많이 사용되는 백신 플랫폼에 속하며 재조합 항원 단백질만으로는 면역 반응이 낮을 수 있기 때문에 일반적으로 면역증강제(알루미늄염 등)가 포함된 제평이 필요함. 오래 사용할 수 있는 안전성 높은 백신임.  - B형 간염 백신, HPV(자궁경부암 백신) 등이 있음.   6. 바이러스 유사입자(VLP) 백신(인도 혈청연구소) - 바이러스 항원 단백질을 바이러스와 유사한 입자 모양으로 만들어 투여  - 코로나19 바이러스 표면항원 단백질을 바이러스와 유사한 입자 모양으로 만들어 주입, 면역 반응을 유도함.

<주요 백신 3종>

1. DNA(데옥시리보 핵산) 백신 or 바이러스 벡터(virus vector) 백신

- 항체를 DNA 형태로 만듬

- 항원+아데노바이러스(세포 안으로 전달이 잘 안되는 DNA를 운반하기 위해 추가 및 이용) 

 

2. mRNA(메신저 리보핵산) 백신

- 항체를 mRNA 형태로 만듬.

- 항원+지질 나노입자(잘 분해되는 mRNA를 보호하기 위해 추가 및 이용) 

 

3. 재조합 단백질(recombinant protein) 백신

- 항체를 단백질 형태로 만듬

- 항원+면역증강제(면역 반응이 잘 일어나지 않는 재조합 단백질의 면역 반응을 유도하기 위해 추가 및 이용)

 

코로나-19 백신을 세분하면 6종류로 볼 수 있다.&amp;amp;nbsp;

코로나-19의 10~20%가 중증을 일으키는 진짜 이유(연구)   코로나-19에 감염된 사람 중 80~90%는 경증을 일으키고, 10~20%는 중증을 일으키는 이유는 무엇일까? 미국 예일대 연구팀(리처드 플라벨 연구소)이 ‘인간화 생쥐’ 실험 모델을 통해 그 단서를 제공했다. 연구팀은 코로나-19의 일부는 가벼운 증상(경증)을, 일부는 심각한 증상(중증)을 초래하는 이유에 대한 질문을, 인간과 비슷한 면역 체계를 갖게 조작한 생쥐(인간화 생쥐)에게 던져보기로 했다. 이 ‘인간화 생쥐’를 연구한 결과에 따르면 코로나-19 바이러스 가운데 일부가 중증을 일으키는 것은 이 바이러스에 대한 인간의 ‘항바이러스 염증 반응’ 때문일 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한 단일클론 항체와 스테로이드 덱사메타손을 사용하는 두 가지 치료법이 코로나-19 감염 치료에 도움이 될 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 단일클론 항체는 질병의 초기에, 스테로이드 덱사메타손은 질병의 후기에 각각 투여해야 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 표준 실험 동물과 인간에서 관찰되는 코로나-19 바이러스에 대한 면역 체계의 다양한 반응 때문에, 경증 사례와 중증 사례 간의 전환점을 정확히 찾아내는 데 어려움을 겪었다. 하지만 인간화 생쥐가 그 질문에 대답할 기회를 줬다. 연구의 수석 저자인 예일대 리처드 플라벨 교수(면역생물학)는 “표준 실험용 생쥐를 코로나-19 바이러스로 감염시킬 경우, 감염은 되지만 심하게 아프지는 않는다”고 말했다. 그는 “그러나 인간화 생쥐는 아프고 증상이 호전되지 않는다. 그 생쥐의 전체 면역 체계에 불이 붙어 있는 셈”이라고 덧붙였다.   예일대와 공동으로 연구를 진행한 데이먼 러니온 암 연구재단의 연구팀은 코로나-19 중환자에서 채취한 바이러스를 인간화 생쥐의 비강에 집어넣은 뒤 질병의 경과를 추적했다. 또한 코로나-19에 감염된 생쥐가 인간 중증 환자와 비슷하게 폐 손상, 체중 감소 등 증상과 조직 손상을 일으키는 지속적이고 높은 수준의 염증 면역 반응을 보이는 것을 발견했다. 연구팀은 단일클론 항체로 생쥐를 치료했다. 그 결과, 바이러스를 표적으로 삼는 단일클론 항체는 바이러스 감염 전 또는 직후에 투여할 경우 효과적이나, 감염 후기에 투여할 경우엔 증상을 억제하는 데 이렇다할 도움이 되지 않는 것으로 드러났다. 이에 비해 감염 초기에 면역억제제인 ​​덱사메타손을 쓸 경우엔 생쥐에게 치명적인 것으로 밝혀졌다. 덱사메타손이 바이러스 퇴치에 중요한 초기 면역 반응을 억제하기 때문이다. 그러나 질병의 후기 단계에선 장기를 손상시키기 시작한 염증 반응을 억눌러 감염을 제거하는 데 도움이 됐다. 연구팀은 “강력한 면역 반응은 질병 초기에는 생존에 중요하나, 질병 후기에는 치명적일 수 있다”고 강조했다. 또 인간화 생쥐는 장기화한 중증 코로나-19의 원인과 잠재적 치료법에 대한 강력한 단서가 될 수 있다고 설명했다. 이 연구 결과(A humanized mouse model of chronic COVID-19)는 ≪네이처 생명공학(Nature Biotechnology)≫ 저널에 실렸고 미국 건강의학 매체 ‘메디컬 익스프레스(MedicalXpress)’가 소개했다. 김영섭 기자 edwdkim@kormedi.com 저작권ⓒ '건강을 위한 정직한 지식' 코메디닷컴(https://kormedi.com) / 무단전재-재배포 금지