보편적인 코로나바이러스 백신은 어디에 있나요?
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코로나19를 유발하는 코로나바이러스가 인류를 혼란에 빠뜨린 것은 이번이 처음이 아닙니다. 6개의 다른 코로나바이러스 동물에서 인간으로 옮겨간 코로나바이러스 중 2개(사스, 메르스)는 심각한 질병을 일으켰습니다.
가까운 미래에 추가로 위험한 코로나 바이러스 변종이 출현할 가능성이 높기 때문에 예방 조치가 점점 더 중요해지고 있습니다. 이에 따라 전문가 그룹이 알려진 모든 변종과 아직 알려지지 않은 변종 코로나바이러스로부터 보호할 수 있는 백신을 개발하기 위한 이니셔티브에 착수했습니다.
백신 회피자
병원성 미생물에 감염되면 “항원"으로 지정된 특정 성분이 침입자에 대한 높은 친화력을 가진 항체와 T 림프구의 생성을 통해 숙주의 적응 면역 반응에 의해 식별되어 감염된 개체에서 병원체를 박멸하고 제거할 수 있습니다.
백신 접종은 질병을 유발하지 않으면서도 면역 체계의 강력한 반응을 불러일으키는 항원 물질을 도입하는 것입니다. 이러한 방식으로 실제 병원체가 어느 시점에서 인체에 침입하면 면역 체계가 즉시 방어 메커니즘을 시작하여 감염을 예방하고 잠재적 위험으로부터 보호합니다.
향상된 백신이 개인에게 도달하는 시점에는 현재 다른 형태의 감염이 확산될 수 있습니다.
홍역 예방접종과 같은 특정 백신의 효과는 오래 지속되는 면역을 제공할 수 있습니다. 그러나 이는 질병 자체의 특성으로 인해 COVID-19 백신에는 적용되지 않습니다. 비교적 안정적으로 유지되는 홍역 바이러스와 달리 신종 코로나바이러스는 개인 간 전염 과정에서 지속적으로 유전적 변이를 겪습니다.
코로나19 백신의 주요 표적인 코로나바이러스의 스파이크 단백질 내 유전적 변화는 병원체에 대한 적응 반응 메커니즘의 효능을 저해하여 궁극적으로 감염을 초래할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 돌연변이를 보유한 변종 균주는 덜 적응한 균주에 비해 전파력이 강화되어 집단에서 우세한 위치를 차지하게 됩니다.
현재 이 문제에 대응하는 가장 효과적인 방법은 계절성 인플루엔자 등 최신 변종에 대응하는 예방접종을 주기적으로 실시하는 것입니다. 그러나 바이러스의 빠른 진화 속도를 고려할 때 규제 기관이 표적으로 삼을 특정 변종을 식별하고 백신 생산업체가 필요한 용량을 개발, 테스트 및 생산하는 과정을 완료할 때쯤이면 새로운 변종이 출현할 수 있습니다.
자연선택을 통한 COVID-19의 지속적인 유전자 변형 외에도 사스, 메르스와 같은 신종 코로나바이러스가 동물 숙주에서 인간을 감염시킬 수 있는 지속적인 위험이 존재합니다.
범용 코로나 바이러스 백신
현재 진행 중인 팬데믹에 대한 끊임없는 추격을 멈추고 그 기반을 확보하기 위해 저명한 캠브리지 대학의 과학자들은 현재 발병의 원인이 되는 다양한 바이러스 변종을 무력화할 뿐만 아니라 미래의 모든 코로나 바이러스 병원체에 대한 보호를 제공하는 보편적으로 효과적인 COVID-19 백신을 만들기 위해 노력하고 있습니다.
수석 연구원 조나단 히니는 “자연계에는 이런 바이러스가 사고가 일어나기만을 기다리고 있습니다.“라고 말했습니다. “우리는 SARS-CoV-2뿐만 아니라 모든 친척 바이러스로부터 보호할 수 있는 백신을 만들고 싶었습니다.”
이들이 개발한 백신은 이미 생쥐, 토끼, 기니피그에서 COVID-19 바이러스의 모든 변종을 포함한 다양한 코로나바이러스에 대해 강력한 면역 반응을 유도할 수 있는 것으로 입증되었으며, 이미 사람을 대상으로 테스트하고 있습니다.
이 혁신적인 기술은 자연의 실수에서 얻은 인사이트를 융합하여 미래의 잠재적 위험으로부터 보호하는 것을 궁극적인 목표로 합니다.
조나단 히니
캠브리지 연구진은 신종 코로나바이러스의 스파이크 단백질과 같은 기존 항원을 백신 제형에 사용하는 대신 최첨단 합성 생물학 방법을 활용하여 “T2\_17"이라는 자체 항원을 처음부터 고안해냈습니다.
이 특정 항원의 특성을 파악하기 위해 연구자들은 다양한 코로나바이러스에서 발견되는 스파이크 단백질을 조사하고 바이러스 수명 주기의 필수 구성 요소, 즉 복제 능력에 중요한 수용체 결합 도메인(RBD)에 초점을 맞췄습니다.
연구자들은 계산 모델을 활용하여 RBD 아미노산 서열에서 변경에 매우 강한 것으로 간주되는 영역을 정확히 찾아냈습니다.이 지식을 활용하여 백신 청사진의 일부로 “간소화된” 항원을 공식화했습니다.
이 발견은 아직 알려지지 않은 바이러스 병원균에 대항하기 위한 백신 개발의 길을 열었습니다.
조나단 히니
전임상 조사 과정에서 이 항원을 DNA 백신, mRNA 백신, 바이러스 벡터 백신 등 세 가지 백신 전략과 함께 사용하여 사스 바이러스와 다른 주요 코로나 바이러스를 포함한 모든 알려진 COVID-19 변종에 대한 보호 면역 반응을 이끌어낼 수 있다는 사실이 확인되었습니다.
T2_17 항원을 기반으로 하는 무침 DNA 백신은 2021년 12월부터 1상 안전성 시험이 진행 중이며, 이미 코로나19 백신을 접종받은 사람들을 대상으로 추가 접종 여부를 테스트하고 있습니다. 2023년 4월, 이 시험은 영국의 두 번째 도시인 .
히니 박사의 표현에 따르면, 이 방법은 이전의 역경에 책임이 있는 완전한 야생형 병원체 또는 그 구성 요소를 사용하는 기존 백신과 달리 자연적 오류에서 얻은 통찰력을 바탕으로 미래의 잠재적 위협으로부터 보호하려는 노력을 기울입니다.
생성된 최적의 합성 항원은 광범위한 면역 반응을 유도하며, 특히 변형하기 어려운 병원균의 취약한 부위를 겨냥합니다. 이 개발은 아직 정체가 확인되지 않은 신종 감염원에 대한 예방 조치의 공식화에 대한 가능성을 제시합니다.
전망
모든 변종 바이러스에 대한 보호를 제공하는 팬데믹 백신으로 연간 코로나19 예방접종을 대체하려는 열망은 캠브리지 연구진만의 것이 아니며, 다른 그룹도 이러한 야망을 공유하고 있습니다.
프란시스 크릭 연구소의 과학자들은 스파이크 단백질의 S2 서브유닛을 백신 개발 노력의 초점으로 삼고 있습니다. 그들은 이 특정 구성 요소가 단백질의 다른 영역에 비해 유전적 변형을 겪는 경향이 낮다는 것을 발견했습니다.
영국에 본사를 둔 스타트업인 베이스이뮨은 기존의 단백질 서열과 인공지능(AI) 플랫폼을 통해 생성된 서열을 모두 통합한 범용 코로나바이러스 백신을 위한 고유한 항원을 개발했습니다. 이 혁신적인 백신 설계 방식은 현재 안전성과 효능에 대한 전임상 시험을 진행 중입니다.
향후 팬데믹 발생 시 생명을 위협하는 질병에 대한 강력한 보호 기능을 제공할 수 있는 보편적 백신은 팬데믹의 잠재적 파급 효과에 대처하는 데 귀중한 자산이 될 수 있습니다.
카린 복
현재 예일대학교 조교수로 재직 중인 데이비드 마르티네즈 박사는 노스캐롤라이나대학교 교수로 재직하는 동안 네 가지 코로나바이러스 균주에서 추출한 스파이크 단백질 서열을 사용하여 인체가 맞춤형 항원을 생성하도록 지시하는 mRNA 백신을 개발하는 데 앞장섰다. 이 백신은 현재 전임상 시험 중입니다.
한편, 캘리포니아 공과대학교 연구팀은 8가지 코로나바이러스의 RBD를 하나의 ‘모자이크’ 백신에 담았으며, 마우스 실험에서 이 백신이 해당 코로나바이러스와 다른 4가지 바이러스를 예방하는 것으로 나타났습니다. 2022년에 이 백신의 임상시험을 준비하기 위해 전염병대비혁신연합(CEPI)으로부터 달러(한화 약 730만 원)를 받았습니다.
캘리포니아 공과대학의 “모자이크” 백신은 병원체의 다양하고 끊임없이 진화하는 특성을 반영하여 여러 코로나바이러스 균주의 성분을 통합합니다. 이러한 접근 방식을 통해 다양한 COVID-19 변종에 대한 광범위한 보호가 가능하며 새로운 위협에 대응하여 신속하게 개발할 수 있습니다.
이러한 백신 후보가 과거 및 현재 SARS-CoV-2 균주에 대한 전임상 및 임상 연구에서 효과를 입증할 수 있지만, 아직 출현하지 않은 새로운 변종에 대한 보호 기능을 제공할 수 있는지는 아직 불확실합니다.
낙관적으로는 전 세계적인 예방접종 노력으로 이러한 병원체가 애초에 발붙이지 못하도록 막을 수 있지만, 그 효능이 제한적이더라도 후속 코로나 바이러스에 정확히 적합한 맞춤형 백신을 개발할 수 있는 기회를 제공할 가능성이 있습니다.
“팬데믹 대비에 대해 생각할 때 우리가 가장 걱정하는 것은 백신이 준비되기 전 처음 몇 달입니다.“라고 미국 국립보건원의 백신 연구원인 카린 복은 말했습니다. “보편적 백신은 … 다음 팬데믹의 심각한 질병에 대한 [필수적인] 보호를 제공할 수 있습니다.”
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