美 연구팀, 새로운 흡입형 코로나 백신 개발.."상온 3달 보관 가능"

엑소좀 기반 바이러스유사입자 (VLP) 활용
동물실험서 효과 확인..자가투여도 가능해 편리

© AFP=뉴스1

(서울=뉴스1) 성재준 바이오전문기자 = 미국에서 코로 흡입하는 형태의 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 백신을 개발해 최근 동물시험을 마쳤다. 연구팀은 이 백신이 매우 손쉽게 자가 투약이 가능하고 장기간 상온 보관이 가능하다며 향후 성공 가능성을 확인했다고 설명했다.

최근 우리나라를 포함해 전 세계적으로 코로나19가 다시 확산세를 보여 이 백신이 완성될 경우, 코로나19 억제에도 도움이 될 것으로 기대된다.

12일 미국 노스캐롤라이나주립대학교는 홈페이지를 통해 노스캐롤라이나대학교 채플힐, 듀크대학교 연구팀과 함께 상온에서 3개월 동안 안정적이고 흡입기를 통해 자가 투여할 수 있는 코로나19 백신을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 이 백신이 'LSC-Exo'라는 폐유래 엑소좀을 기반으로 만들어져 기존 코로나19 백신에서 사용하는 지질기반나노입자(LNP)보다 더 효과적으로 폐점막 안쪽에 투약할 수 있다고 설명했다.

엑소좀은 지름 50~200나노미터(nm·10억분의 1미터)의 세포외소포체다. 단백질, 지질, RNA 등 다양한 세포 신호 물질들을 포함해 세포 간 신호 전달이 가능하다. 화이자와 모더나 코로나19 백신은 엑소좀 대신 LNP에 RNA(메신저리보핵산)를 둘러싸 체내로 전달한다.

연구팀은 우선 백신 물질의 전달률을 높이는데 흡입형 백신이 더 유리하다고 판단했다. 근육주사를 통해 백신을 주입하면 백신 물질이 코로나19의 주요 감염 부위인 폐로 전달되는데 효율이 떨어져 효능이 충분히 나타나기 어렵다는 이유다. 이에 호흡기를 통해 흡입하는 제형의 백신이 호흡기 질환인 코로나19에 대해 이점이 더 크다고 주장했다.

연구팀은 폐에 직접 약물을 전달할 수 있도록 폐 스페로이드 세포(LSC)에서 나오는 엑소좀 LSC-Exo를 사용해 폐 전체에 백신 물질을 전달할 수 있는지 알아봤다. 연구팀은 현재 코로나19 백신에서 사용하는 LNP와 유사한 크기의 나노입자를 대상으로 분석했다.

분석 결과, 합성 리포솜 입자에 비해 폐유래 나노입자가 mRNA와 단백질 백신 물질을 기관지와 폐 깊은 부위까지 전달하는 데 더 효과적이었다. 연구팀은 또 LSC-Exo 외부에 스파이크 단백질의 일부인 수용체결합부위(RBD)를 붙여 흡입 가능한 단백질기반 바이러스 유사입자(VLP)를 만들었다.

두 번째로 기존 백신에 비해 보관·전달이 더 쉽도록 개선했다. 현재 널리 쓰이는 대부분 백신은 냉장보관을 해야한다. 또 이를 접종하기 위해서도 훈련된 인력이 필요하다.

이후 설치류를 대상으로 진행한 실험에서 RBD를 붙인 LSC-Exo 백신(RBD-Exo)은 RBD에 특이적으로 작용하는 항체 생성을 유도하는 데 성공했다. 연구팀은 또 2회 투여한 뒤 코로나19 바이러스를 감염시킨 설치류에 보호 효과도 확인했다.

이 RBD-Exo 백신은 상온에서도 3개월 동안 안정된 상태를 유지했다. 연구팀에 따르면 이 백신은 실온에서 안정적으로 보관하면서 흡입기를 통해 자가투여가 가능해 코로나19 유행 기간 중 환자들이 접종장소에 나와 대기할 필요도 없고 의료진의 업무도 크게 줄일 수 있다.

연구팀은 "mRNA 백신은 세포에 스파이크 단백질에 대한 항체를 생성하는 유전물질을 전달한다. 반면, 이 VLP 백신은 스파이크 단백질 일부를 몸에 주입해 면역 체계가 스파이크 단백질에 대한 항체를 생성하도록 촉발한다"고 설명했다.

연구팀은 이 백신에 대한 임시 특허를 제출했으며 노스캐롤라이나주립대 산하 스타트업 '엑솜바이오테크'에 기술이전 했다.

연구팀은 "RBD-Exo 백신이 매우 유망하지만, 아직 대규모 엑소좀 생산과 정제와 관련된 문제를 해결해야 한다"며 "현재 RBD-Exo를 만드는데 사용하는 LSC를 대상으로 퇴행성 폐질환 환자 치료를 위한 임상1상 연구가 진행 중이다"고 말했다.

이어 "흡입형 백신으로 점막 부위와 전신면역을 모두 일으킬 수 있을 뿐 아니라 저장과 공급이 편리하고 대규모 자가 투여가 가능하다. 아직 생산 규모를 늘리는 문제가 남았지만 이 백신이 더 많은 연구와 개발할 가치가 있는 백신이라고 생각한다"고 덧붙였다.

jjsung@news1.kr