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코로나19, 백신 개발 세계는 어떻게 움직이나?
변이된 3그룹에 백신, 동일하게 작용…각국 속도전쟁에 안정성 걱정
[이진하 기자의 지구촌 풍경]
코로나19의 감염세가 감소되지 않자 세계인의 관심은 코로나 종식에 쏠리고 있다. 코로나 종식을 위해서라면 빠른 백신개발이 필수지만 백신에 대한 보도는 쏟아지고 있음에도 백신개발의 성과는 오리무중이다.
코로나 백신에 대한 세계의 움직임을 살펴보자.
▲ 백신 개발의 4대 전략
미국 제약사 모더나가 18일 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 백신 후보물질의 1단계 임상시험(1상)에서 참가자 전원에게 항체가 생겼다고 밝히면서 백신 개발에 대한 기대감을 높였다.
하지만 일부 학술지가 하루새 모더나가 과학적 근거 데이터를 내놓지 않은 점을 들어 더 지켜봐야 한다는 견해를 밝히면서 좀더 두고 봐야 한다는 평가가 나온다. 실제로 임상1상은 백신 개발에서는 아직 초기 단계라는 점에서 성공에 이르기까지는 아직 넘어서야할 관문이 많다는 지적도 나온다.
사실상 결혼을 약속한 남녀가 이제 막 양가 부모님에게 인사를 올린 수준이나 다름 없다는 것이다.
백신은 인위적으로 사람 몸에 바이러스에 대한 면역 능력을 갖추게 하는 약이다. 바이러스가 몸에 침투하면 사람의 면역세포 중 ‘항원제시세포(APC)’가 분해해 ‘항원’이라는 단백질을 만든다.
항원은 바이러스를 인식하게 하는 일종의 ‘얼굴’과 같은 존재다. 사람 몸에 있는 면역세포 중 ‘보조T세포’가 이런 항원을 알아보고 다른 두 면역세포에 정보를 전달한다.
T세포는 바이러스에 감염된 세포를 발견하면 공격해 없앤다. 또 B세포는 항원을 기억하고 있다가 다음에 다시 침입하면 항체를 만들어 항원을 둘러싼다.
이렇게 바이러스 병원성과 감염력을 약화시키는 항체를 ‘중화항체’라고 한다. 이번에 모더나가 8명에게서 형성을 확인했다고 주장한 항체다.
백신은 항체 생성을 위해 네 가지 전략을 흔히 쓴다.
먼저 항원의 설계도를 인체에 넣는 전략이 있다. 모더나가 시도한 ‘핵산백신’ 방식이다. 핵산은 단백질 설계 정보를 지닌 유전물질인 DNA나 RNA를 뜻하는 말이다. 과학자들은 먼저 핵산을 몸속에 넣어 항원을 만들게 한다. 세포에 전기를 흘려 구멍을 낸 뒤 DNA를 주입하고 지질에 RNA를 감싸 접종한다.
이 방식은 게놈 정보를 알면 빨리 만들 수 있고 안전해 널리 연구되고 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 이달 15일까지 연구 중인 총 118개의 백신 후보물질 가운데 26개(22%)가 이 방식을 쓴다. 모더나 외에 독일 바이오엔테크가 RNA 방식(위 사진)을, 미국 이노비오가 DNA 방식을 쓴다.
이달 21일에는 미국 하버드대 연구팀이 코로나19를 유발하는 사스코로나바이러스-2 감염에 핵심 역할을 하는 ‘스파이크 단백질’ 6종을 만들 수 있는 DNA 백신 후보물질을 영장류에 접종한 결과 감염을 막는 효과가 있다고 국제학술지 사이언스에 공개했다.
하지만 류충민 한국생명공학연구원 감염병연구센터장은 “핵산 방식은 아직까지 개발된 백신 사례가 전무하다는 게 약점”이라고 말했다.
항원 일부를 직접 넣는 전략도 있다. 설계도가 아닌, 설계도로 만든 단백질을 넣는 원리로 백신 개발에서 ‘베스트셀러’ 기술에 속한다. 구제역백신, 폐렴구균백신 등 사례가 많다. 코로나19 백신 후보물질도 48개(41%)가 이 방식이다. 다만 코로나19용으로는 아직 임상에 들어간 사례가 없다는 점은 한계다.
국내에서는 정대균 생명연 감염병연구센터 책임연구원과 송대섭 고려대 약대 교수팀이 이 기술로 백신 개발을 하고 있다.
정 책임연구원은 “이미 널리 쓰이는 사례가 많아 안전성이 높고, 개발 속도도 핵산백신 못지않게 빠르다”라고 말했다. 이 백신은 스파이크 단백질 일부를 항원으로 재조합한 것이다. 정 책임연구원은 “효과가 더 좋은 다른 백신도 개발중”이라고 말했다.
‘택배’ 전략도 활용된다. 항원을 만드는 유전자를 다른 안전한 바이러스 게놈에 슬쩍 끼워 넣어 인체에 주입한 뒤 항체를 얻는 방식(벡터)이다.
현재 전세계에서 진행되는 코로나19 백신 후보물질 중 29개(17%)가 여기에 해당한다. 중국 기업 캔시노와 영국 옥스퍼드대 제너연구소가 임상을 주도하고 있다. 옥스퍼드대팀은 영장류 시험도 마쳤다.
화학 처리 등 바이러스의 독성을 약화시키거나 아예 없애는(불활성화) 전통적 방식도 여전히 백신 개발에선 유효하다. 바이러스의 항원이나 설계도만 넣는 게 아닌 만큼, 다양한 다른 부위까지 확인할 수 있다. 하지만 코로나19 백신 후보물질 중에는 11개(9%)에 불과해 아직 갈길이 멀다.
하지만 임상 중인 후보물질 8개 중 3개가 차지하는만큼 가능성은 충분하다. 중국 생명회사 공학사 시노백과 북경생물제품연구소가 주도하고 있고 시노백은 영장류 실험까지 마쳤다.
▲ 변이된 3그룹…백신, 동일 작용
방역당국은 변이된 신종 코로나바이러스(코로나19)는 크게 세그룹(S, V, G그룹)으로 나눌 수 있다며 각 그룹간 병원성 차이는 입증되지 않았다고 22일 밝혔다.
한명국 질병관리본부 중앙방역대책본부 검사분석팀장은 이날 오후 충북 오송 질병관리본부에서 열린 정례브리핑에서 “현재까지 코로나19 바이러스 그룹 간 전파력이나 병원성에 차이가 있다는 실험 결과는 학계에 보고되지 않았다”고 말했다.
세계보건기구(WHO)는 코로나19 바이러스를 크게 S그룹, V그룹, G그룹으로 분류하고 있다. 그룹을 나누는 기준은 바이러스 내 특정 유전자 아미노산의 종류로 결정된다.
일반적으로 중국을 포함한 아시아 지역에서 S와 V그룹 바이러스가 많이 퍼졌으며, 유럽과 미국에선 G그룹이 주로 유행했다.
그러나 해외 입국자와 이태원 클럽 관련 확진자, 경북 예천 집단감염 환자들에게서도 G그룹 바이러스가 발견되는 등 사실상 세 그룹의 코로나19 바이러스가 모두 퍼져 있다고 볼 수 있다.
질본은 각 그룹별 바이러스의 차이에 대해 “G그룹이 다른 그룹보다 전파력과 병원성이 강하다는 주장이 있지만 현재까지 실험적으로 입증된 것은 없다”면서 “이런 부분은 향후 조사와 분석이 더 필요할 것이라 생각한다”고 말했다.
방역당국은 또한 코로나19 바이러스의 변이로 인해 백신 개발이 힘들다거나 불가능하다는 우려에 대해선 아직까지 걱정할 필요는 없다고 했다.
한 검사분석팀장은 “백신 효과에서 가장 중요한 부분이 코로나19 바이러스 유전자 내에 있는 스파이크 유전자”라면서 “현재까진 이 세 그룹의 스파이크 유전자는 변이가 일어나지 않았다”고 설명했다.
즉, 백신의 타켓이 되는 스파이크 유전자가 동일하기 때문에, 백신이 개발만 된다면 세그룹 모두의 코로나19 바이러스를 중화시킬 수 있다는 것이다. 이어 그는 “향후 스파이크 유전자까지 변이되는지에 대한 모니터링은 필요하겠지만, 지금까지 국내에 분포된 코로나19 바이러스는 백신 효과에 대해 염려하지 않아도 될 거로 생각한다”고 설명했다.
▲ 과열되는 속도경쟁…안정성은?
코로나19 백신 개발과 확보를 위한 세계 각국의 쟁탈전이 ‘백신 냉전’이라는 말이 나올 정도로 치열해지고 있다.
코로나19 백신 개발 가능성으로 전세계 증시를 들썩이게 했던 미국의 바이오기업 모더나는 하루만에 백신 가능성 과대평가 논란에 휩싸였다.
미국의 의학전문지 스탯(STAT)은 모더나가 발표한 임상결과는 데이터가 아닌 말뿐이었다며 공개된 내용만으로는 백신 후보 물질의 의미를 알 수 없다고 지적했다.
영국 과학저널 네이처도 모더나의 주장을 평가하기엔 구체적인 사실이 부족하다고 비판하기도 했다.
부작용을 확인하는 임상 1상 초기 단계에서 후보물질의 효과를 증명할 수 있는 수치도 없이 서둘러 발표를 했던 것.
매릴린 마치오니 AP 의학 전문 기자는 “(미 트럼프) 정부는 내년 1월까지 많은 사람들에게 백신을 개발, 공급할 목표로 ‘초고속 작전’(Operation Warp Speed)이라는 계획을 발표했다. 코로나 바이러스와 같은 신종 바이러스에 대한 백신을 처음부터 새로 개발해야 한다는 상황에서 정말 어려운 주문.”이라는 입장을 밝혔다.
코로나 방역 실패로 비판에 직면한 영국 정부도 백신 개발 속도에 사활을 건 모습이다.
영국 정부는 백신 후보물질을 임상실험 중인 옥스포드대 연구팀과 제약회사 아스트라제네카에만 이미 4천7백만 파운드, 한화로 약 710억원을 지원하며 9월까지 백신을 대량생산한다는 목표를 밝혔다.
알록 샤르마 영국 기업부 장관은 “백신개발이 성공하면 아스트라제네카는 총 1억명 접종분 생산을 목표로 9월까지는 3천만 명의 영국인들에게 백신을 공급할 수 있을 것.”이라고 했다.
하지만 원숭이를 대상으로 한 최근 동물실험에서 백신 후보물질이 기대했던 효과를 보이지 못하면서 야심 찼던 목표에 그림자가 드리워졌다.
백신 개발과정은 가장 중요한 항체 확보 이후에도 안전성과 효과 검증을 위해 동물실험과 최소 세번의 임상시험을 거치며 평균 5년에서 10년 정도의 시간이 소요된다.
코로나19 세계적 대유행이라는 심각한 상황속에서 각국이 가능한 모든 것을 동원해 개발중인 만큼 기존의 다른 백신보다 개발 기간이 크게 단축될 거란 전망이 나오고 있다. 하지만 정확한 정보 공개와 철저한 안전성에 대한 검증이 더 시급해 보인다.
▲ 백신 선점나선 美, 12억弗 투자
코로나19 백신 확보에 전력을 기울이고 있는 미국 정부가 영국·미국 다국적 제약사인 아스트라제네카에 12억달러(약 1조4796억원)를 투자해 올해 9월 출시 예정인 백신 물량 3억개를 확보했다.
CNBC 등 외신은 미국 보건부 산하 생물의약품첨단연구개발국(BARDA)이 아스트라제네카와 영국 옥스퍼드대가 공동 개발 중인 코로나19 백신 `AZD1222`의 초도물량 3억개를 확보하기 위해 약 12억달러를 제약사에 투자하는 계약을 체결했다고 21일(현지시간) 전했다.
아스트라제네카와 옥스퍼드대는 올해 9월 백신 4억개를 공급하는 것을 목표로 현재 영국에서 자원자 1000여 명을 대상으로 임상 1·2상 시험을 진행하고 있다. 임상시험 결과는 조만간 나올 전망이다.
미국 정부는 백신 임상 결과가 아직 나오지 않아 효능이 확인되지 않았음에도 물량 선점에 나섰다. 해당 백신이 전 세계에서 가장 빨리 출시되는 백신이 될 것으로 기대되기 때문이다.
▲ 국내 백신 어디까지 왔나
국내에서 코로나19 백신 개발에 나선 기업 대부분은 아직 연구개발(R&D) 초기 단계여서 실제 성과가 나오기까지는 적잖은 시간이 소요될 전망이다.
20일 식품의약품안전처에 따르면 국내 제약·바이오 기업 중 코로나19 백신 후보물질의 임상시험 계획을 승인받은 곳은 한 곳도 없다.
현재 제넥신 컨소시엄과 SK바이오사이언스를 비롯해 다수의 국내 기업이 코로나19 백신을 개발하고 있지만, 아직 초기 단계다. 이 중에서는 제넥신 컨소시엄에서 개발 중인 코로나19 DNA 백신이 가장 앞선 편이다. 임상시험 진입에 가장 근접했다.
제넥신 컨소시엄은 코로나19 백신 후보물질 ‘GX-19’을 도출해 원숭이를 대상으로 동물실험을 했고, 바이넥스에서 임상 시료 생산을 완료했다.
이달 중 식약처에 임상시험 계획 신청서를 제출할 계획이다. 절차를 예정대로 밟으면 내달 중 임상시험을 개시할 수 있을 전망이다. 이 컨소시엄에는 제넥신과 바이넥스, 국제백신연구소(IVI), 제넨바이오, 카이스트, 포스텍 등이 참여하고 있다.
SK바이오사이언스는 빌&멜린다 게이츠 재단으로부터 코로나19 백신 개발을 위한 자금을 지원받는 등 실탄을 두둑이 챙겼다. 현재 자체 발굴한 코로나19 백신 후보물질에 대한 안전성 평가를 하는 중이다. 오는 9월 임상시험에 진입하는 게 목표다.
SK바이오사이언스 관계자는 “현재 내부 평가를 거쳐 동물실험을 하는 중”이라며 “임상시험은 9월 진입을 목표로 하고 있지만 앞당겨질 수도 있을 것”이라고 말했다.
그 밖의 기업은 임상시험 진입 목표 시기, 후보물질 도출 여부 등 개발 상황이 구체적으로 알려지지 않았다.
정부는 코로나19 백신과 치료제 개발에 가용할 수 있는 모든 자원을 투입해 지원하고 있다. 코로나19 사태에 대한 근본적인 해결책은 결국 백신과 치료제 개발이라는 인식에서다. 현재 코로나19 치료제·백신개발 범정부 지원단은 백신 분야 7개사와 치료제 분야 14개사를 중점 지원 후보군을 설정했다.
백신 분야 7개사는 진원생명과학, 바이오포아, LG화학, 제넥신, 스마젠, 지플러스생명과학, SK바이오사이언스 등이다.
범정부 지원단은 올해 안에 3종의 백신 후보물질이 임상시험에 들어가고, 2021년 하반기에는 생산이 가능할 것으로 기대하고 있다.
▲ 백신 나와도 골치, 누구 먼저?
기적처럼 코로나19 바이러스를 막아주는 백신이 일년 뒤나 18개월 뒤에 개발됐다고 치자. 다시 말해 지금 들려오는 ‘백신 개발 눈앞’, ‘일단계 임상 결과 항체 형성 확인’ 같은 속보들은 모두 ‘희망고문’이거나 ‘주가 띄우기’ 쯤이고 진짜 백신이 우리 손에 쥐어지기까지는 엄청난 시간이 필요하다는 얘기가 된다.
도널드 트럼프 미국 대통령은 연말이면 백신이 미국인 손에 쥐어질 것이라고 장담했고, 영국 정부도 이르면 오는 9월쯤 상용 보급이 가능할 것이라고 예측했지만 전문가들은 어림도 없는 얘기라고 일축한다.
더욱이 이 바이러스는 변이가 심할 수 있어 개발된 백신으로 못 막는 사례가 생길 수도 있다.
그런데 그런 것도 제외하고 딱 맞춤인 기적의 백신이 개발됐다고 쳐도 다음 문제가 남는다. 누가 먼저 백신을 접종할지 어떻게 정하냐는 것이라고 야후! 뉴스 360이 22일 지적했다.
최근의 일만 돌아봐도 2009년 신종 플루(H1N1) 예방 백신은 제조량이 절대 부족해 사방에서 아우성을 쳤다. 에볼라가 아프리카를 휩쓸었을 때도 제대로 분배되고 우선순위를 평가해 접종되는지 믿음이 부족해 지역 주민들 사이에 심한 갈등을 빚었다.
과학자들은 인구의 70% 정도에 항체가 형성돼야만 집단 면역(herd immunity)이 이뤄졌다고 볼 수 있다고 목소리를 모은다. 미국만 따지면 2억명 정도다.
엄청난 양의 백신 양산 체계를 갖추는 것 못잖게 유리 샘플 병, 고무마개, 주사기, 냉장 저장고 등을 지속적으로 대는 일도 중요하다. 이 중 하나라도 공급이 달리게 되면 모든 과정이 일탈할 수도 있다.
백신을 제대로 나눠주는 일은 모두 정부에게 엄청난 부담이 된다. 도널드 트럼프 미국 대통령과 행정부가 지금껏 코로나19에 대처하는 과정을 지켜본 이들은 이 행정부가 이 막중한 임무를 제대로 해낼 수 없을 것이라고 걱정한다. 제대로 제조 과정을 통제하고 누구를 먼저 접종시킬 것인지 우선순위를 정하는 문제까지 “공명정대한 계획”을 세우지 못할 것이라고 예단한다. /이진하기자
2020년 5월 27일 제 1049호 10면
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입력 : 2020년 05월 26일 
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