코로나19 mRNA 백신의 어제, 오늘과 내일
The Promise of mRNA Vaccines
The scientists/ 2020년 11월 25일
(*www.the-scientist.com/news-opinion/the-promise-of-mrna-vaccines-68202)
코로나19 mRNA 백신의 어제, 오늘과 내일
Moderna와 Pfizer의 COVID-19 예방 접종 이전에 과학자들은 전염병, 암 등에 대항하기 위해 유 전적으로 암호화 된 백신의 사용을 고려해 왔다.
마침내 전 세계에 COVID-19에 대한 좋은 소식이 들려왔다. 화이자 및 BioNTech와 MODERNA가 3단계 임상 시험의 중간 결과에서 두 개의 백신 후보가 90% 이상의 효과를 올렸다고 발표했다. 매우 높은 효능 이외에도 이들 백신에는 공통점이 있다. 둘 다 메신저RNA(mRNA)로 만들어진 백신이다.
mRNA 백신은 우리 세포가 바이러스 단백질을 생산할 수 있도록 하는 유전 코드를 제공함으로써 작동한다. 질병을 일으키지 않는 단백질이 생성되면 신체는 바이러스에 대한 면역 반응을 시작하여 인체에 면역력이 구축되도록 한다. 펜실베니아 대학의 mRNA 백신 전문가인 Norbert Pardi는, mRNA는 이론적으로 모든 단백질을 생산하는 데 사용할 수 있으며 단백질 자체 또는 백신에 일반적으로 사용되는 불활성화 및 약독화 버전의 바이러스보다 제조가 훨씬 간단하다는 장점이 있어 매력적인 기술이라고 말한다.
질병 퇴치에 유용한 단백질을 생산하기 위해 mRNA를 사용하는 개념은 수십 년 전부터 존재해 왔다. 그러나 지금까지 이 기술을 사용하는 백신은 임상 시험에서 이 정도까지는 이르지 못했다. SARS-CoV-2(코로나 바이러스) 백신의 성공은, “아주 최근까지도 mRNA 백신을 정말로 믿는 소수의 사람들이 있었기 때문에, RNA 분야에 정말로 환영할 만한 일이다”라고 Pardi는 The Scientist에 말했다. "이제 실제 발병 상황에서 [그 유용성]을 실제로 증명할 기회를 갖게 되었다."
mRNA 백신에 대한 장애물 극복
유전자 기반 치료제를 사용하여 질병과 싸우는 데 필요한 단백질을 생산하는 초기 개념 증명(1990년 발표)에서, 과학자들은 마우스에서 세포가 주입된 RNA 또는 DNA로 인코딩된 단백질을 성공적으로 생산했다고 보고한 바 있다. 이 방법은 잠재적으로 혁명적이었습니다. 이론적으로는 병원체에 대한 면역력을 높이고 암 및 희귀 유전 질환과 같은 질병과 싸우는 데 필요한 모든 단백질을 이론적으로 조작하는 데 사용할 수 있기 때문이다.
나는 물론, 다른 사람들도 이것이 전염병, 특히 발병에 대처하는 데 도움이되는 신속한 대응 플랫폼으로서 mRNA를 전염병에 적용하는 새로운 시대를 불러올 것으로 예상하고있다.
—Nick Jackson, 전염병 대비 혁신 연합 (CEPI)
그러한 가능성에도 불구하고 mRNA 작업과 관련된 문제가 남아 있다. 보통의 mRNA는 낮은 수준의 단백질만 생성하며, 분자가 체내에서 너무 빨리 분해되어 치료제로 적합하지 못하다. 또한 RNA는 암호화하는 단백질에 대한 반응과 무관한 면역 반응을 유발할 수도 있다. “사람이나 동물에 외래 RNA를 주입하면 매우 심각한 염증 반응을 유발할 수도 있다”라고 Pardi는 지적한다. 그는 이것이 유전자 정보를 저장하기 위해 DNA 또는 RNA를 사용할 수 있는 바이러스에 대한 우리 몸의 방어 메커니즘이라고 덧붙이고 있다.
이러한 문제로 인해 이 기술의 도입 속도가 느렸고 많은 과학자들이 대신 DNA를 이용한 백신 개발에 집중하기로 결정했다. 이 백신은 보다 안정적이고 사용하기도 용이하다고 한다. International Society for Vaccines and a pioneer of gene-based vaccines의 이사회 의장인 Margaret Liu의 이야기다.(Liu는 COVID-19에 대한 AstraZeneca의 백신을 개발한 옥스포드 대학의 Jenner Institute의 과학 자문위원회에 속해 있다.)
Moderna와 Pfizer/BioNTech의 SARS-CoV-2 백신의 성공에는 몇 가지 주요 기술의 발전의 기여가 있었다2000년대 초, 펜실베니아대학의 두 명의 과학자 Katalin Karikó와 Drew Weissman이 RNA의 구성 요소인 뉴클레오시드를 변경함으로써 기술의 주요 한계를 해결할 수 있음을 발견하게 되면서 mRNA 백신 개발에 큰 향상이 이루어졌다. 2005년 발표된 논문에서 그들은 변형된 합성 뉴클레오사이드가 mRNA로부터 단백질 생산을 증가시키고 mRNA 분자 자체에 대한 면역계의 반응을 크게 억제할 수 있다고 보고했다.(Karikó는 현재 BioNTech의 수석 부사장이다.)
"나는 거의 모든 사람들이 이것을 [mRNA 백신의] 큰 돌파구로 인정고 있다고 생각합니다"라고 Liu는 말한다. 그러나 과학자들은 주사 후 급속히 분해되는 문제에 대해 mRNA를 강화하는 방법이 여전히 필요했다. Pardi는 Karikó 및 Weissman과 함께 해결책을 찾아내는데 도움을 주었던 것이다 . 지질 나노입자(LNP, lipid nanoparticles)로 알려진 작은 지방 거품에 mRNA를 넣어서 분자를 보호하고 세포로의 전달을 향상시킬 수 있었다.
"지난 4 ~ 5년 동안 이 분야에서 정말 어려운 도전은 [mRNA의] 전달이었습니다."라고 전염병예방혁신연합(CEPI)의 프로그램 및 기술 책임자인 Nick Jackson은 말한다. 이 조직은 Moderna를 포함한 많은 SARS-CoV-2 백신을 지원해 왔다. "이 플랫폼의 유효성을 입증하고 mRNA 잠재력에 대한 수문을 열어준 LNP 주변의 놀라운 혁신 덕분이었다."
"RNA 백신에 대한 흥미로운 시대로"
과학자들은 광견병 , 인플루엔자 및 지카를포함한 광범위한 전염병에 대한 mRNA 백신을 임상적으로 테스트했다. 지금까지 소규모 초기 임상시험을 통과한 것은 하나도 없다. 두 개의 SARS-CoV-2 백신은, "지금까지 가장 진보된 "백신이라고 Liu는 The Scientist에 말한다. "우리가 본 것만 큼 유망한 백신은 없다."
사실, Pfizer / BioNtech 및 Moderna의 SARS-COV-2 백신은 기대치 이상으로 성공적이었다. 모두 90% 이상의 보고된 효과는 미국 식품의약국(FDA)의 백신에 대한 긴급사용 승인 기준인 50%를 능가하였다.
NIAID(National Institute of Allergy and Infectious Diseases) 소장인 Anthony Fauci는 이달 초 워싱턴 포스트와의 인터뷰에서 화이자와 BioNTech의 백신에 대한 결과는 “정말 훌륭하다"고 말했다. NIAID는 다른 SARS-CoV-2 mRNA 백신에 대해 Moderna와 협력했다.
이 두 백신이 다른 질병 예방을 위해 개발된 백신 보다 왜 그렇게 효과적인지는 아직 분명치 않다. Liu에 따르면 간단한 이유 중 하나는 개발에 투입된 엄청난 양의 자원 때문일 수 있다. Liu는 높은 수준의 효능에 대한 또 한 가지 설명은 변형된 뉴클레오시드 기술이 염증을 줄였지만 완전히 제거되지는 않았기 때문에 백신이 특정 면역 반응을 높일 수 있는 mRNA에 대한 비특이적 염증반응을 유발할 수 있다는 가설을 세울 수 있다. 반대로, 이것은 mRNA SARS-CoV-2 백신의 일부 수용자에게서 보고된 통증과 열과 같은 강렬한 반응을 설명할 수도 있다고 그녀는 덧붙였다. 다른 사람들은 지질 나노입자가 이러한 일시적인 심각한 부작용의 원인이 된 것으로 일부 실험 참가자에게서 보고되었다.
궁극적으로 지금까지 이러한 백신이 왜 그렇게 잘 작동하는지 말하기에는 너무 이르다. “이들은 중간 결과만 나와 있고, 아직 논문으로 발표되진 않았다" "여전히 이러한 제품과 관련된 광범위한 안전 관련 데이터를 확인할 필요가 있다”라고 Jackson은 말한다. 또한 백신을 냉동고에 보관해야 한다는 우려와 같은 문제를 해결해야 한다. 특히 –70 ° C에서 보관해야 하는 화이자/BioNTech 백신의 경우는 더욱 그러하다. (독일회사인 CureVac에서 개발한 SARS-CoV-2에 대한 또 다른 mRNA 백신은 5 ° C에서 보관할 수 있다. 이 백신은 변형되지 않은 mRNA를 기반으로하며 임상1상 시험 중이다.)
그럼에도 불구하고 COVID-19에 대한 mRNA 백신의 초기 성공으로 인해 과학자들은 이 기술의 미래에 대해 낙관적이다. “지금은 RNA 백신에 있어 정말 흥미로운 시기이다.”라고 Pardi는 The Scientist에 말했다. 전염병에 적용하는 것 외에도 학계와 업계의 연구자들은 암과 싸우기 위해 면역 체계를 활용하기 위해 mRNA 백신의 사용을 추구해 왔다. mRNA 플랫폼의 가장 큰 이점 중 하나는 유연성이다. 예를 들어, 그는 현재 여러 바이러스성 단백질을 단일 백신으로 인코딩하여 바이러스에 대한 보다 강력한 면역 반응을 생성하는데 도움이 될 수 있는 방법을 연구하고 있다.
이제 mRNA 백신이 그 잠재력을 드러냈으므로 더 많은 백신 제조업체가 이 기술에 관심을 가질 것이라고 Jackson은 말했다. "나는 이것이 전염병 발병 사태에 대처하는데 도움이 되는 신속한 대응 플랫폼으로서 mRNA의 적용에 대한 새로운 시대를 불러올 것라고 예상하고 있다."
*블로그의 다른글