변이 잡는 ‘유니버설 백신’ 개발한다

한 번 접종으로 다양한 바이러스 면역

코로나19 바이러스는 사실 수백 개에 달하는 코로나 바이러스 중의 하나다.

코로나 바이러스 대다수는 박쥐와 같은 동물들만 감염시키고 있지만 그중 7개는 인간을 숙주로 선택한 후 대규모 감염에 성공을 거두었다.

이중 4개는 사람에게 경미한 증상을 유발하지만 사스(SARS), 메르스(MERS), 신종 바이러스(COVID-19)는 심각한 질병을 유발하면서 세계를 공포에 몰아넣었다. 심각한 것은 이런 바이러스들이 앞으로 연이어 등장할 수 있다는 것이다.

코로나19 변이 바이러스가 잇따라 등장하면서 과학자들이 한 번의 접종으로 다양한 바이러스 면역력을 키울 수 있는 유니버설 백신 개발에 뛰어들고 있다. ⓒ게티이미지

지금의 과학 수준으로 충분히 개발 가능

많은 바이러스 학자들은 코로나19와 같은 치명적인 신종 코로나 바이러스가 등장하는 것은 시간문제라고 보고 있다.

이런 분위기 속에서 최근 바이러스 학자 등 관련 분야 과학자들은 모든 종류의 코로나19 변이 바이러스를 퇴치할 수 있는 유니버설 백신(universal vaccine)을 서둘러 만들어야 한다는데 의견을 모으고 있다.

‘사이언스’ 지는 20일 논평을 통해 코로나19를 퍼뜨리는 신종 바이러스(SARS-CoV-2)가 지금 인간에게 빠르게 적응하고 있다고 보았다.

이런 상태가 이어질 경우 또 다른 신종 코로나 바이러스가 박쥐, 혹은 또 다른 동물 종(種)에서 돌연변이, 재조합 및 복제를 수행하면서 언젠가 지금의 능력을 뛰어넘을 수 있다고 우려했다.

이전에 해오던 것처럼 또 다른 바이러스가 나타나기를 기다린다면 코로나19 팬데믹 사태와 같은 또 다른 재앙을 맞을 수 있다며, 미래 등장할 바이러스에 대비해 유니버설 백신 개발을 서둘러야 한다고 주장했다.

과학자들은 지금의 과학 수준으로 코로나19 유니버설 백신 개발이 충분히 가능할 것으로 예상하고 있다. 특히 독감의 경우 모든 변이 바이러스에 대응할 수 있는 유니버설 백신 개발에 접근하고 있다.

미국의 방역 관련 권위자인 앤서니 파우치(Anthony Fauci) 국립 알레르기 전염병 연구소 소장도 같은 견해를 나타내고 있다.

지난 주말 조지타운 대학에서 가진 특별 인터뷰에서 그는 “지금의 과학 수준으로 유니버설 백신 개발이 충분히 가능하다.”고 답변했다.

실제로 최근 많은 연구팀이 유니버설 백신 개발에 참여하고 있는 중이다. 대표적인 사례가 노팅엄 대학이다. 기존 백신이 타깃으로 하고 있는 스파이크 단백질 대신 바이러스 중심부에 있는 뉴 클레오 캡시드 단백질을 표적으로 삼는 백신을 개발하고 있는 중.

1년 안에 유니버설 백신 개발 가능할 수도

그동안 개발된 백신들은 코로나19 바이러스가 인체 세포에 침투했을 때 연결고리가 되는 스파이크 단백질 기능을 차단하는데 주력해왔다.

그러나 코로나19 바이러스가 이 스파이크 단백질 기능을 변이 시키며 진화하고 있어 백신 개발자들은 새로운 변이가 나타날 때마다 거기에 대응해 백신 기능을 조정해야 하는 어려움을 겪고 있는 중이다.

노팅엄대 연구팀은 스파이크 단백질 대신 바이러스 중심부에 있는 뉴클레오 캡시드 단백질을 타깃으로 백신을 개발하고 있는데 “이 단백질이 바이러스 입자의 대부분을 구성하는 만큼 제조가 쉬운 데다 초저온에서 보관할 필요가 없다.”고 설명하고 있다.

뉴클레오캡시드란 바이러스 핵산과 그것을 둘러싼 단백질 껍질의 복합체를 말하는데 바이러스입자의 기본형으로 외피를 갖춘 바이러스도 외피 내부에 뉴클레오캡시드를 포함하고 있다. 연구팀은 지금과 같은 속도로 연구가 진행된다면 1년 이내 개발이 가능할 것으로 보고 있다.

노팅엄대 외에도 많은 연구 그룹에서 유니버설 백신을 개발하고 있다.

그중에서도 주목을 받고 있는 곳이 캘리포니아 공대(Caltech) 연구팀이다. 이곳에서는 스파이크 단백질을 통해 다수의 바이러스에 대처할 수 있는 보편적 기능을 지닌 유니버설 백신을 개발 중이다.

연구팀은 백신 개발을 위해 60개의 동일한 단백질로 구성된 우리처럼 생긴 프레임워크 ‘모자이크 나노입자(mosaic nanoparticle)’을 만들었다.

그런 다음 신종 바이러스(SARS-CoV-2)와 동물을 감염시키지만 인간을 위협할 것으로 우려되는 8종의 바이러스로부터 7개의 스파이크 단백질 조각을 떼어내 ‘모자이크 나노입자’에 결합시키는 식으로 새로운 백신 후보물질을 만들어내는데 성공했다.

그리고 이 후보물질을 생쥐에 주사했을 때 8개의 코로나19 바이러스와 4종의 또 다른 바이러스에 반응하는 항체 생산을 촉발할 수 있었다. 이 같은 시험 결과는 백신으로 하여금 여러 바이러스의 공통적인 특징을 인식할 수 있다는 것을 말해주는 것이다.

파멜라 비요크만(Pamela Björkman) 연구원은 “(이 연구결과가) 다양한 코로나 바이러스 균주에 대해 다양한 중화 항체 반응을 일으킬 수 있음을 보여주고 있다.”며, 향후 유니버설 백신 개발 가능성을 강하게 시사했다.

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