mRNA 백신과 바이러스 벡터 백신

첫 번째  백신은 흔히 화이자 백신 Pfizer–BioNTech COVID-19 vaccine 또는 모더나 백신  Moderna COVID-19 vaccine이라 부르는 'mRNA 백신'이다.

백신은 병원체 즉 항원 antigen과 싸울 수 있는 항체 antibody를 인공적으로 만들도록 유도하는 약제다.

이를 위해 면역반응을 유발할 수 있는 병원체를 인체 안으로 주입해야 하는데, 독성을 약화시킨 살아 있는 병원체를 주입하는 것은 '생生백신 live vaccine', 아예 죽은 병원체를 주입하는 것을 '사死백신 killed vaccine'이라 한다.

 

면역반응이 일어나게 만드는 병원체의 핵심 성분은 단백질 protein이다.

우리 몸의 단백질은 DNA로부터 만들어진다.

바로 이 지점이 DNA와 백신이 만나는 지점이다.

세포핵 속에 들어있는 DNA는 자신이 갖고 있는 유전정보를 mRNA로 전사轉寫 transcription(DNA의 일부 염기배열을 RNA 염기배열로 바꾸어 복사하는 것)하여 그 전사물 transcript을 핵 밖으로 내보낸다.

이 전사물을 '전사 RNA(messenger RNA)' 또는 mRNA라 부른다.

핵 밖으로 나온 mRNA는 여러 과정을 거쳐  단백질이 된다.

정리하면 DNA → mRNA → 단백질로 되는 순서로서, 이 일련의 과정을 '유전자 발현 gene expression'이라 부른다.

즉 유전자 발현은 기본적으로 DNA 유전정보가 mRNA로 바뀌는 '전사 transcription'와 mRNA에서 단백질이 합성되는 '유전자부호해독(또는 해독) translation'의 두 과정을 거쳐 일어나는 것이다.

 

생백신은 약해졌다고는 하나 살아 있는 병원체여서 부작용의 우려가 있고, 사백신은 생백신보다 효과가 부족한 단점이 있기 때문에 의학자들은 단백질의 전 단계인 mRNA를 이용해 백신을 만들고자 했다.

병원체가 우리 몸속에서 면역반응이 일어나게 만드는 단백질을 만들 수 있는 병원체의 mRNA를 백신의 형태로 몸속에 넣어주면 그것이 우리 몸 안에서 단백질로 합성되고, 그 단백질에 의해 면역반응이 일어나도록 한 것이다.

 

 

mRNA 백신의 면역반응 원리(출처-출처자료1)

 

위 그림을 보면서 mRNA 백신에 의해 코로나바이러스 항체가 만들어지는 과정을 살펴보자.

코로나바이러스 외피 envelope에는 면역반응을 유도하는 단백질이 있다.

이것을 '스파이크 단백질 spike protien'이라 하는데, 이 스파이크 단백질만을 만들어낼 수 있는 mRNA를 몸속에 넣어주는 것이 백신의 목표다.

바이러스 전체가 인체 안으로 들어오지 않고 이 단백질만 들어와도 면역반응은 일어나기 때문이다.

그런데 스파이크 단백질을 만들어내는 코로나-19 바이러스의 mRNA를 추출해 사용하려면 한 가지 숙제를 풀어야만 했다.

mRNA는 매우 불안정한 물질이라서 무사히 인체 세포 안으로 들어가 자신의 역할을 할 때까지 별도 보호막이 필요했던 것이다.

이에 의학자들은 mRNA가 손상되지 않고 인체의 원하는 부위까지 도달할 수 있도록 '지질 나노입자 lipid nanoparticle'로 막을 만들어 mRNA를 감싸는 방법을 고안했다.

그 결과 현재 mRNA 백신은 중흥기를 맞고 있다.

지질막으로 둘러싼 mRNA를 접종하면 인체 세포 안으로 들어와 전염성이 없는 순수한 스파이크 단백질을 만들어내고, 이 스파이크 단백질이 면역반응을 일으키면서 코로나 바이러스에 대한 항체가 만들어지는 것이다.

 

코로나바이러스에 대한 mRNA 백신은 어떻게 이처럼 빠른 시간 안에 개발할 수 있었을까?

미리 만들어놓았던 걸까?

절반은 맞는 얘기다.

의학자들은 표적항원의 유전자 염기서열만 알면 백신 제작에 큰 어려움이 없는 mRNA 백신의 장점을 이용해 암세포를 공격하는 맞춤 백심을 연구하고 있었다.

그런데 갑작스런 코로나-19 대유행으로 제약회사들이 개발 방향을 전환했던 것이다.

 

 

두 번째 코로나 백신은 아스트라제네카 AstraZeneca(AZ), 얀센 Janssen 백신으로 불리는 '바이러스 벡터 viral vector 백신'이다.

바이러스는 인체에 침입해 자신의 DNA를 인간 세포 속으로 쑥 밀어넣고 인간 세포 안에서 증식되도록 하는데, 의학자들은 바이러스의 이런 특징을 이용하기로 했다.

바이러스에 특별한 유전자를 심어놓고 인체에 주입하면 바이러스가 우리 몸 안에서 증식하고 활동하면서 우리가 원하는 단백질을 만들도록 한 것이다.

이때 우리가 원하는 유전자를 인체 안으로 운반해주는 바이러스를 '바이러스 벡터(매개체)'라고 한다.

코로나바이러스 벡터 백신은 병원성을 제거한 호흡기 바이러스인 아데노바이러스 adenovirus에 코로나-19 바이러스의 스파이크 단백질 유전자를 심어 인체 안으로 넣어준다.

그렇게 인체 안에서 만들어진 코로나-19 바이러스의  스파이크 단백질에 의해 면역반응이 유도되어 항체가 만들어진다.

 

너무 오랜 기간 동안 이 사회가 단 하나의 바이러스에 시달리고 있다는 점은 모두가 공감한다.

현재 코로나-19 바이러스는 '오미크론 변종 Omicron variant'이라는 15번째 변이 바이러스가 우세종으로 떠올랐다.

바이러스가 우리를 계속 부여잡고 있는 동안에 잃은 것들에 대해 생각해볼 시간이 왔다.

전염을 억제하면서도 우리가 행복한 삶을 꾸려나갈 수 있도록 정부와 정계, 의학계, 언론계 전문가들이 열심히 상의하고 고민하고 있을 것이다.

이제 얼마 남지 않았다.

 

※출처
1. 김은중, '이토록 재밌는 의학 이야기'(반니, 2022)
2. 구글 관련 자료

2025. 8. 4 새샘