'백신 플랫폼' 개발 시간 단축.. 다양한 원리로 작동

바이러스벡터·RNA·재조합·불활화 등
특정 항원·유전정보 등만 바꿔서 개발
아스트라제네카·얀센 '바이러스벡터'
中 시노팜 '불활화 백신' 대표적 제품

코로나19 백신의 종류. 자료: 식품의약품안전처

백신 접종에 의한 코로나19 예방 원리. 자료: 식품의약품안전처

전 세계적으로 코로나19 백신의 신속한 개발이 추진되고, 국내에도 도입이 가시화하면서 각 백신의 특징과 작용원리에 대한 관심도 높아지고 있다.

코로나19 백신을 접종하면, 인체 내로 들어온 백신의 항원 성분들이 면역세포(B 세포)를 자극시키게 된다. B 세포는 백혈구에 속하는 림프구의 일종으로 항체를 생산하는 면역세포를 말한다.

자극된 B 세포에서는 바이러스를 제거할 수 있는 중화항체가 만들어진다. 이렇게 만들어진 중화항체를 몸 속에 보관하고 있게 된다.

그러다 코로나19 바이러스가 호흡기를 통해 침입하게 되면, 몸 속의 중화항체가 침입한 코로나19 바이러스를 제거한다.

면역세포(T 세포)에 의해 바이러스가 사멸되는 별도 기작(생물의 생리적인 작용을 일으키는 기본 원리)도 있다. T 세포는 림프구의 일종으로, 세포가 직접 다른 세포를 죽이거나 혹은 면역조절물질(사이토카인)을 분비함으로써 다른 세포의 활성화 및 기능을 조절하는 면역세포다.

현재 코로나19 백신은 다양한 '백신 플랫폼' 기반 기술을 활용해 개발되고 있다.

백신 플랫폼이란, 백신에서 특정 항원이나 유전정보 등만 바꿔 백신을 개발하는 기반 기술로, 이를 활용하면 백신 개발 기간을 크게 단축할 수 있다.

여기서 항원(Antigen)은 사람 몸에서 항체를 생성하기 위한 면역반응을 유도하는 물질로, 바이러스 감염에 의해 생기는 경우 바이러스 항원(virus antigen)이라고 한다. 항체(Antibody)는 항원에 대항하기 위해 혈액에서 생성된 당단백질을 말한다.

또한 유전정보(genetic information)는 생물이 자신과 동일한 것을 복제하기 위해 어버이로부터 자식에게, 또는 세포 분열마다 세포에서 세포로 전달되는 정보이다.

백신 플랫폼에는 바이러스벡터 백신, RNA 백신, 재조합 백신, 불활화 백신 등이 있다.

이 가운데 바이러스벡터 백신은 코로나19 바이러스의 표면항원 유전자를 아데노바이러스 등 다른 바이러스 주형에 넣어 주입해, 체내에서 표면항원 단백질을 생성함으로써 면역반응을 유도한다.

영국 아스트라제네카사(社), 미국 얀센사의 코로나19 백신이 대표적인 바이러스벡터 백신이다. 아스트라제네카 백신은 침팬지에게만 감염되는 아데노바이러스를 전달체로 사용했다.

불활화 백신의 경우, 사멸시킨 코로나19 바이러스를 체내 주입해 면역반응을 유도한다. 중국 시노팜이 개발한 코로나19 백신이 여기에 해당한다.

또한 DNA 백신은 코로나19 바이러스의 표면항원 유전자(DNA)를 주입해 체내에서 표면항원 단백질을 생성하여 면역반응을 유도한다. DNA(Deoxyribonucleic acid)는 유전자 정보를 보관 및 보존 역할을 하는 세포의 핵 속에 있는 두 종류의 핵산 중 하나다. 미국 이노비오사의 코로나19 백신이 DNA 백신이다.

RNA 백신의 경우, 코로나19 바이러스의 표면항원 유전자를 RNA 형태로 주입해, 체내에서 표면항원 단백질을 생성하여 면역반응을 유도한다. RNA(Ribonucleic acid)는 유전자 정보를 매개로, 유전자 발현 조절 등의 역할을 하는 세포의 핵 속에 있는 두 종류의 핵산 중 하나다.

RNA 백신은 제조 기간이 짧아 신속하게 단기간 내에 대량생산이 가능하나, RNA 분해효소(RNase)에 쉽게 주성분인 RNA가 분해되어 안정성이 좋지 않아, 냉동의 콜드체인 필요하다. 미국 제약사 화이자, 모더나 등이 각각 개발한 코로나19 백신이 이 같은 백신 플랫폼 기반 기술을 활용해 개발됐다.

이 밖에 재조합 백신은 유전자재조합 기술을 이용해 만든 코로나19 바이러스의 표면항원 단백질을 직접 주입하여 면역반응을 유도한다. 미국의 노바백스사가 개발한 백신이 이러한 원리로 작용하는 백신이다. 국내 개발로는 SK바이오사이언스 백신이 임상 1/2상 진행 중에 있다.

인도혈청연구소에서 개발한 것처럼 코로나19 바이러스 표면항원 단백질을 바이러스와 유사한 입자 모양으로 만들어 주입해 면역반응을 유도하는 방식의 백신 플랫폼 기술도 있다. 이는 바이러스 유사입자 백신으로 분류된다.김수연기자 newsnews@dt.co.kr