코로나바이러스를 목표로 하는 백신 과학자들

12월 말 중국에서 의문의 질병이 퍼지기 시작하자 이노비오(Inovio) 제약의 연구원들은 그 원인이 코로나바이러스라고 알려지기도 전에 무슨 일이 일어나고 있는지 주시했다.

2012년 다른 코로나바이러스가 야기한 메르스가 출현한 이후 이노비오는 그 질병에 대한 실험용 백신(experimental vaccine)을 최초로 개발한 회사 중 하나였다. 새로운 유행병 사태가 세계를 휩쓰는 상황에서 현재 SARS-CoV-2(콜로나 19)라고 불리는 바이러스의 유전자 구성이 공개되자마자 이노비오는 행동에 나섰다.

샌디에이고에 본사를 둔 이노비오 연구개발팀의 수석 부사장인 케이트 브로데릭(Kate Broderick)은 “우리 모두는 이전에 개발한 메르스 백신이 도움이 될 만큼 겹치는 부분이 있기를 바랍니다.”라고 말했다. 새 바이러스는 사스와 메르스를 일으킨 바이러스처럼 RNA를 유전물질로 사용하는 코로나바이러스다.

그러나 심층 분석 결과 두 코로나바이러스는 너무 달라서 메르스 백신은 효과가 없는 것으로 나타났다. 이노비오는 새로운 백신을 고안하기 시작했다.

이노비오는 코로나 19의 백신 개발을 위해 메르스 백신 때보다 비교적 더 새로운 접근법을 채택했다. 전통적인 백신은 약해졌거나 죽은 형태의 바이러스나 정제된 단백질을 포함한 바이러스의 일부분으로 만든다. 사람에게 주입되면 면역체계는 이 바이러스를 침략자로 인식하고 앞으로의 침입을 막기 위해 항체를 만든다. 그러나 수백만 명의 사람들을 위해 충분한 양의 쇠약해진 바이러스를 배양하거나 단백질을 정화하기 위해선 몇 달에서 몇 년이 걸릴 수 있다. 이노비오와 다른 회사들은 백신을 훨씬 더 빨리 만드는 방법을 개발했다. 콜로나-19라고 부르는 새로운 코로나바이러스 질환의 사례가 증가함에 따라 일부 회사들은 이러한 비전통적인 접근법을 사용해 백신을 개발하기 위한 경쟁에 들어갔다.

이노비오의 과학자들은 새로운 코로나바이러스 백신 개발을 위해 그 바이러스의 RNA를 DNA로 변환하고 컴퓨터 시뮬레이션이 제안한 바이러스 조각들을 선택함으로써 면역체계가 항체를 만들도록 촉진할 것이다. 선택한 DNA가 박테리아에 삽입되어 백신을 위한 단백질 조각들을 대량으로 생산한다. 전통적인 백신을 생산하는데 2~3년이 소요되는 것에 비해 이노비오의 백신은 설계에 3시간, 제조에 약 1개월이 걸렸다고 브로데릭은 말한다.

이노비오는 2월 초에 실험용 동물에서 테스트를 시작했고, 초여름까지 사람을 대상으로 한 안전성 테스트를 시작하기를 희망한다. 그렇더라도 그 백신이 널리 쓰이기 위해선 최소 1년 이상이 걸린다.

미국 국립 알레르기 및 감염증 연구소(U.S. National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIAID)는 매사추세츠 케임브리지에 위치한 바이오 기술회사 모데나(Moderna)와 협력하고 있다. 모데나는 인체를 자극해 백신 성분을 만드는 메신저 RNA(mRNA) 백신을 개발하고 있다. 메신저 RNA는 유전자의 DNA에 암호화되어 있는 단백질 제조 설명서의 복사본이다. 세포 기계는 단백질을 만들기 위한 설명서를 읽는다.

메릴랜드 베데스다에 위치한 NIAID의 백신연구센터의 바이러스 면역학자 키즈메키아 코베트(Kizzmekia Corbett)는 과학자들이 강력한 면역 반응을 일으킬 수 있는 새로운 코로나바이러스의 일부를 선택했다고 말한다. 이 mRNA 백신은 인간 세포들에게 어떤 바이러스 단백질을 만들 것인지 알려줄 것이다. “우리는 말 그대로 세포들에게 우리의 백신 설계에 대한 유전자 코드를 쥐어주고, 세포들에게 RNA로 전달하며 ‘헤이~ 이 단백질을 만들어’라고 말하는 것입니다.” 코베트는 말한다.

그 단백질들은 면역체계를 활성화시켜 항체를 보호하게 할 것이다. 신체가 그 일을 하기 때문에 연구원들은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 단백질을 제조하는 단계를 건너뛸 수 있다.

코벳 박사는 이 전략이 다른 신종 전염병들에 대한 백신을 설계하는 데 사용될 수 있다고 말한다. “우리가 개발한 것은 또 다른 새로운 코로나바이러스가 등장할 경우 백신을 신속하게 배포할 수 있는 보편적인 전략입니다.”라고 코베트는 말한다. 다른 질병에 대한 mRNA 백신은 아직 테스트 단계에 있다. NIAID의 앤서니 포시(Anthony Fauci) 국장은 몇 달 안에 이 백신에 대한 초기 안전 검사를 할 수 있을 것이라고 말한다.

그러나 포시 박사는 2월 11일 워싱턴 D.C에서 열린 비영리단체 아스펜연구소(Aspen Institute)의 코로나바이러스에 대한 논의에서 일반 대중을 위한 백신을 제조할 제약회사를 아직 찾지 못했다고 말했다. 이노비오와 NIAID/모데나 파트너십은 오슬로에 기반을 둔 혁신적전염병대비연합(Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, CEPI)으로부터 자금을 지원받았다. CEPI는 또한 새로운 바이러스에 대한 또 다른 새로운 접근법의 개발에 자금을 지원하고 있다. 호주 브리즈번 퀸즐랜드 대학에서 CEPI와 과학자들은 코로나-19를 “꼼짝 못 하게” 하는 방법을 발견했을지도 모른다.

퀸즐랜드의 연구팀은 이미 약 1년 동안 분자고정백신(molecular clamp vaccines) 대해 CEPI와 협력해 왔다고 이 연구에 참여한 생명공학 전문가 트렌트 먼로(Trent Munro)는 말한다. 분자고정(molecular clamp)은 다른 단백질에 결합되어 있는 단백질로 이 경우 코로나바이러스의 스파이크 단백질(spike protein)이다. 스파이크 단백질은 인체 세포 표면의 단백질과 상호작용하기 위해 모양을 바꾸는 가변성 자물쇠 따개와 같다. 먼로 박사는 연구팀이 고안한 분자고정으로 스파이크 단백질의 가변성을 억제해 항체 생성을 유발하는 형태로 고정시킴으로써 잠재적으로 강력한 백신이 된다. 포유류 세포는 백신을 만들고 특별한 기계는 어떤 세포가 고정 단백질을 대량 생산할지 결정한다. 먼로 박사는 이 기계로 불과 며칠 만으로 몇 주가 걸렸을 일들을 할 수 있다고 말한다. 실험실 테스트는 몇 주 내에 시작될 수 있고 사람을 대상으로 한 안전성 테스트는 몇 달 안에 시작될 수 있지만 백신이 준비되기까지는 적어도 1년이 걸릴 것이라고 먼로는 추정한다. 만약 사태가 악화된다면 미국 식품의약국은 안전성이 완전히 입증되지 않았고 효능 테스트를 완료하지 않은 유망한 백신에 대한 긴급 사용을 허가할 수 있다고 포시는 말한다. 그러나 연구자들은 개발 중인 어떤 백신도 새로운 코로나바이러스에 대해 효과가 있을지는 적어도 6개월 이내엔 알 수 없다. (번역 김명호)


과학자들은 코로나바이러스의 스파이크 단백질의 3차원 구조를 밝혀냈다. 스파이크 단백질은 바이러스가 세포에 침투하는 것을 돕는다. 이 연구는 코로나-19의 스파이크 단백질이 사스(SARS)의 것보다 인간 세포 표면의 단백질과 더 단단히 결합된다는 것을 보여준다. 더 단단한 결합은 이 새로운 바이러스의 더 큰 감염성을 설명할 수 있다.


원문 출처: “Vaccine scientists target coronavirus”. SciencceNews. FEBRUARY 21, 2020. (https://www.sciencenews.org/article/new-coronavirus-vaccine-development-process-accelerating)

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