The Science Times

신종코로나바이러스 감염증(코로나19)의 등장으로 얻은 유일한 장점은 아마도 인류의 백신 기술을 한 단계 끌어올리는 계기가 됐다는 점이다. 코로나19 등장 이전엔 DNA백신이나 mRNA(메신저RNA) 백신, 바이러스백터 백신 등, 즉 유전자 백신에 대해 ‘차세대 백신기술로 각광받고 있다’는 정도의 이야기만 많았을 뿐 실제로 상용화된 것을 찾기는 어려웠다. 일부 백신은 동물용으로 개발된 바 있지만, 막상 인체에 적용하려면 깐깐한 임상시험을 통과해야 하는데, 기존 사례가 없다 보니 개발하는 측도, 승인 기관도 기준을 어디에 맞춰야 할지 몰라 서로 암담하긴 마찬가지였다.

백신은 대부분 주사로 맞는다. 그만한 장점을 갖고 있기 때문이다. 약물을 확실하게 주입할 수 있고, 피부에 주사 자국이 생기지만 회복되면 거의 눈에 띄지 않는다. 백신을 개발하는 사람에게도 장점이 큰데, 일단 유효성분을 만들기만 하면 몸에 주입하는 방법(‘제형’이라고 한다)까지는 크게 고민하지 않아도 된다. 하지만 주사 때문에 생기는 단점도 적지 않은데, 첫째는 주사를 꺼리는 사람이 적지 않다. 바늘 때문에 통증이 있을 수 있고, 과민반응 등을 일으키는 일도 있다. 피부에 상처를 내는 일이니 감염에서 완전히 벗어나지 않은 것도 문제다. 백신 접종으로 일생 작지 않은 크기의 흉터를 가지고 사는 사람을 의외로 자주 볼 수 있다.

질병을 치료와 예방을 동시에 진행하는 ‘치료백신’ 개념은 이미 여러 곳에서 연구 중이다. 치료백신 사례로 후천선면역결핍증(AIDS) 연구도 꼽히는데, 2020년 미국 유타 보건대 연구팀은 새로운 AIDS 치료 후보물질을 개발하고 원숭이를 이용한 동물실험을 통해 효과를 입증해 화제가 된 바 있다.

미국 과학잡지 사이언티픽 아메리카의 연초 발표에 따르면 2세대 코로나19 백신은 240여 종에 달한다. 이후 새롭게 개발을 시작한 경우도 있을 수 있으므로, 수백여 종의 신규 백신기술 개발이 이뤄지고 있는 걸 알 수 있다. 이 중 특정 기술만 개발해 학문적 지식으로 남는 경우도 많지만, 이런 기술 중 몇 종을 취합해 실제 백신 개발로 이어지게 된다. 다양한 차세대 백신 중 첫 번째로 꼽히는 것은 ‘자가 증폭 RNA(Self-Amplifying RNA) 백신’이다.

감염병 전문가들은 모든 팬데믹(질병의 세계적 대유행)은 언젠가 종식될 것이라고 이야기하는 경우가 많다. 이른바 ‘집단면역’이 생겨나고, 또 이 과정에서 병원체(주로 바이러스)의 변이 역시 일어나기 때문이다. 변이가 일어나면 더 위험한 것 아니냐 싶겠지만 장기적으로는 이야기가 다르다. 전체적으로는 차츰 증세가 더 약한 종으로 바뀌어 간다. 치명적인 증세가 많아지면 숙주, 즉 감염자가 죽거나, 격리치료를 받으면서 같은 바이러스 내에서도 강력한 개체는 점점 퇴출당하고, 약한 개체가 더 널리 퍼져나간다.

현대에 백신의 종류를 명확히 구분하긴 다소 모호한 감이 있다. 자료마다 설명에 조금씩 차이가 있으며, 같은 백신을 두고 전문가마다 시각이 다른 경우도 적지 않기 때문이다. 과거에는 백신을 크게 약독화 백신(생백신)과 불활성화 백신(사백신), 두 가지로만 구분했으며 실제로 그것으로 충분했다. 그러나 현대에 이런 원칙을 철저히 지키기 어렵다 보니 최근에는 다시 4가지로 나누는 경우가 많다. 첫 번째와 두 번째는 기존의 약독화 백신(생백신)과 불활성화 백신(사백신)이며, 세 번째는 유전자재조합기술을 이용한 ‘재조합백신’ 기술을 응용한 것들이다, 마지막이 꼽을 수 있는 것은 코로나19 이후 새롭게 조명받고 있는 핵산 백신, 즉 유전자 백신이다.

백신 개발자가 ‘A라는 질병의 백신을 개발하라’는 지시를 받으면 가장 먼저 어떤 방법을 떠올릴까. 병원체와 인체의 생리학적 특성을 충분히 고려해 가장 효과가 뛰어난 방법을 찾아내는 것이 최선이겠지만, 빠르게 결과를 내고자 한다면 대부분은 ‘재조합백신’을 먼저 떠올릴 것이다. 상당수의 질병에 대해 큰 문제 없이 백신을 개발할 수 있고, 세균이나 바이러스가 아니라, 면역반응을 얻을 수 있는 일부 단백질 성분만을 만들어 항원으로 사용하므로 안전성도 확실하다.

백신의 주성분은 어디까지나 ‘항원’이다. 우리 몸의 면역체계가 여기에 대응해 항체를 만들도록 유도하고, 이 과정에서 ‘후천성 면역’을 얻을 수 있어야 백신으로서 가치가 있다. 다만 이때 세균이나 바이러스 등 질병을 일으키는 ‘병원체’를 그대로 이용하기 어려우니 여러가지 수단을 동원하게 된다. 과학자와 의료인들은 이 과정에서 의문을 품기 시작했다. 다양한 백신을 개발해 오면서 전통적인 개발법으로 한계가 있는 경우가 적지 않았기 때문이다. 연구자들은 새로운 방법을 고민하기 시작했다. 병원체를 일부 조작하는 것만으로 항원을 만들 수 없다면, 아예 처음부터 항원으로 작용하면서도 안전한 단백질 입자를 ‘실험실에서 만들면’ 되지 않겠냐고 생각한 것이다. 이렇게 태어난 것이 이른바 ‘재조합 백신’이다.

백신이란 감염위험을 낮추거나, 불활성화시켜 만든 항원을 이용해 인간의 후천성 면역을 얻는 물질, 혹은 그 물질을 담은 의약품을 뜻한다. 그런데 드물게 병원체 그 자체보다, 병원체가 만들어 낸 독소(毒, Toxin)를 항원으로 삼는 경우도 있다. 병원체가 아니라, 병원체가 생성한 독소가 질병을 일으키는 경우, 독소 그 자체에 대응하는 특이한 형태의 백신인 셈이다. 흔히 ‘톡소이드 백신’이라고 부르는 경우다.

현대에 백신의 존재는 매우 당연하지만, 과거엔 사실 앞뒤가 맞지 않는 이야기로 여겨질 수 있다. ‘병을 예방하기 위해 그 병원체를 주사로 맞자’는 이야기가 어불성설처럼 여겨질 수 있어서다. 설사 안전성과 필요성을 이해했다 해도 살아있는 병원체를 안전하게 만드는 일, 즉 ‘약독화’ 과정은 많은 수고가 필요한 쉽지 않은 과정이다. 끝없이 배양을 반복해야 하고, 그때마다 안전성을 시험하는 과정을 거쳐야 한다. 그러니 백신 개발자 사이에선 ‘처음부터 죽어있는 병원체를 쓰면 될 것 아니냐’라고 생각하는 사람이 등장하는 건 당연한 수순이었다.