오늘 뉴스에 캐나다에서 처음 백신 접종이 이루어졌다고 합니다. 요즘 헤드라인을 장식하는 코로나 백신... 근데 mRNA 백신에 대해 궁금했었는데, 지난 11월에 올라온 기사를 보니 도움이 많이 되어서, 번역해서 올립니다.
아래 원문은 링크 걸어두었습니다.
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파이저와 모더나 mRNA 백신이 어떤식으로 작동하는지, 왜 이 백신들이 혁신적이고, 왜 차게 보관해야 할까?
Sanjay Mishra
Nov 18, 2020
날씨가 추워지면서 COVID-19 대유행 감염자가 가파르게 증가하고 있다. 팬데믹 피로감, 경제활동 제약 및 정치적인 불신 등으로 공중 보건 관계자들이 대유행 증가세를 통제하는데 어려움을 겪고 있다. 하지만 이제 모더나와 파이저/바이오엔테크 같은 제약회사들이 발빠른 분석으로 새로운mRNA (메신저 RNA) 타입의 백신이 COVID-19으로 부터 백신 접종한 사람들을 보다 더 보호할 수 있게 되었다.
아직 발표되지는 않았지만, 기초 보고서에 따르면 나와 같은 백신 전문가의 기대치를 상회한다. 올해 초까지 나는 지카 바이러스와 뎅기열 백신 후보군 개발을 연구했다. 현재 나는 현재 또는 이전에 암투병 병력이 있는 COVID-19 진단을 받은 성인 환자에 대한 여러 나라의 보고서를 수집 분석하고 있다.
놀라운 기초 결과
모더나사는 백신 후보 물질인 mRNA-1273을 30,000명의 미국 환자들을 대상으로한 3상 임상 실험에서 총 95건의 감염이 발생하였으며, 위약을 접종한 대조군에서 90건의 감염이 보고된 반면 백신 접종을 한 실험군에서는 단지 5건의 COVID-19감염 사례가 보고되었다. 이는 94.5% 효능을 보인다. 위약을 접종한 11명 (12%) 환자는 심한COVID-19증상이 발현되었지만, 백신을 접종한 감염 환자 중에는 중증 환자는 없었다.
파이저-바이오엔테크 백신 후보군인 BNT162b2도 유사하게 미국 30%와 해외 42% 참가자 비율로 총 43,538명의 참가자를 대상으로 3상 임상 실험을 수행한 결과 90%의 효능을 나타내었다.
mRNA 백신은 어떻게 작동할까?
백신은 면역 시스템이 바이러스의 질병 유발 부분을 인식하도록 훈련한다. 전통적으로 백신에는 약한 바이러스 또는 정제된 바이러스 주요 단백질이 포함되어 있다.
하지만 mRNA 백신은 다른 방식으로 기존의 바이러스 단백질을 주사하는게 아니라 환자에게 유사 물질 – mRNA – 을 투여하여 바이러스 단백질을 생성하도록 한다. 이러한 유사 물질은 상완근 (팔 위쪽 근육)에 주사하고, 신체 내에서 근육 세포가 이를 바이러스 단백질로 바로 바꾼다.
이러한 접근법은 근본적으로 SARS-CoV-2 이 반응하는 것과 유사하지만, mRNA백신은 바이러스 단백질의 주요 부분만을 코딩한다. 이는 질병이 발생하지 않은 채로 면역 시스템이 진짜 바이러스 같은 것을 미리 예습할 수 있도록 한다. 이러한 예습으로 면역 시스템은 감염된 경우에 진짜 바이러스를 무력화 시킬 수 있는 강력한 항체를 디자인할 시간을 벌게 된다.
이러한 합성 mRNA가 진짜와 비슷한 유사 물질이기 때문에, 바이러스는 다음 단계로 전이되지 않는다. mRNA 접종 후에는 이러한 세포 분자들이 근육 세포 내에서 바이러스 단백질을 생성하게 되는데, 24시간에서 48시간 동안 최대치에 이르게 되고 몇 일간 더 지속될 수도 있다.
어떻게 mRNA 백신을 이렇게 빨리 만들수 있었을까?
기존 백신 개발은 많은 연구가 진행되었음에도 상당히 많은 시간이 소비되어 COVID-19 같은 새로운 대유행 전염병에 긴급하게 적용할 수 없다.
예를 들어, 계절 독감 백신은 백신 생산을 위해 올해 유행할 독감 바이러스 종류를 특정하는데에만 대략 6개월 가량이 소요된다. 독감 백신 후보군은 하이브리드 (복합) 바이러스를 생산하기 위해 약 3주간 덜 위험한 암닭의 난자에서 배양한다. 이 복합 바이러스를 여러 수정란에 주입한 후 몇 일간을 배양해서 복제한다. 그 후 계란에서 바이러스가 함유된 액을 추출하여 백신 바이러스를 제거한 후에 몇 일간 바이러스 단백질을 정제한다.
이에 반해 mRNA 백신은 무해한 바이러스를 생산하거나 또는 의학적으로 사용 가능한 고순도의 바이러스 단백질을 정제해야 하는 기존 전통방식의 백신 개발의 문제점을 단번에 뛰어 넘었다.
mRNA는 바이러스 단백질을 직접 주사하는 방식이 아니고 바이러스 단백질 자체를 인체에서 만들어 내도록 지시를 내리는 것이기 때문에 제조 과정을 엄청 단축할 수 있다.
또한 mRNA 분자는 단백질 보다 훨씬 더 간단하다. 백신의 경우 mRNA 는 생물학적인 합성이 아니라 화학물질로 제조하기 때문에 기존 백신 보다 훨씬 빨리 재디자인하거나 스케일을 키우거나 대량 생산이 훨씬 용이하다.
실제로 SARS-CoV-2 바이러스의 유사물질 코드가 몇 일안에 가용할 수 있었던 것 처럼, 백신 후보군 mRNA 코드 테스트도 이미 준비 되었다. 가장 매력적인 것은 mRNA 백신 툴이 살아있는 한 mRNA 는 가까운 미래의 다른 대유행 발병시에도 빠르게 조작이 가능하다는 점이다.
mRNA 의 문제점은?
mRNA 기술은 새로운 것이 아니다. 합성 mRNA를 동물에 주사하여 세포가 원하는 단백질을 만들어 내게 하는 것은 이미 한참 전에 알려졌다. 하지만 발전 단계가 미진했다. mRNA가 엄청나게 불안정해서 쉽게 작게 분해될 수 있을 뿐만 아니라, 인체 면역 방어 체계에서 쉽게 파괴될 수 있어서 원하는 목표지점에 전달하는 것이 아주 비효율적이었기 때문이다.
하지만 2005년도에 연구자들이 어떻게 mRNA를 안정화시키고 백신으로 전달하기 위해 작은 입자로 패키지 하는지를 해결했다. mRNA COVID-19백신은 FDA 승인을 받을 이 기술을 이용한 첫 번째 제품이 될 듯하다.
수 십년간의 연구 노력으로 mRNA백신은 이제 진화할 준비가 되었다. 의사들은 예상치 못한 면역 반응이 이로울 지 해로울 지를 관찰하게 될 것이다.
왜 mRNA는 아주 차게 보관해야 하나?
mRNA 백신 개발에 가장 큰 문제는 어는 온도 이상에서 쉽게 분해되는 고유한 불안정성이다.
mRNA 백신 후보군은 상대적으로 안전하게 백신 물질을 감싸도록 mRNA 빌딩 블럭의 변형 및 전달 입자를 개발했다. 하지만 새로운 클라스의 백신은 여전히 이전에 없었던 보관 및 배송시 영하의 온도가 필요하다.
냉장 요구 사항은 무엇인가?
파이저-바이오엔테크 mRNA 백신은 최적 -94F 온도에서 보관해야 하며 어느 점보다 살짝 높은 일반 냉장 온도에서는 5일 이내에 분해가 된다.
이에 반해 모더나 백신 제품은 대부분의 가정용이나 의료용 냉동고 온도에서 최장 6개월 동안 장기 보관 내지는 배송할 수 있다고 한다. 또한 유통기한 6개월의 이내에서 냉동 보관 이후 36~46F 일반 냉장 온도에서도 최장 30일까지 안정적이라고 한다.
파이저 또한 배송 문제를 해결하기 위해 드라이 아이스를 이용한 배송 컨테이너를 개발 중에 있다고 한다.
