코로나19 백신의 발명은 의학 역사에서 이정표로 기억될 것이다. 단 몇 달 만에 족히 10년은 걸렸음직한 성과를 냈다. 그러나 메릴랜드주 실버 스프링에 위치한 월터 리드 육군병원 연구소의 신종 감염병 프로그램 책임자인 케이본 모드자라드 박사는 만족할 수 없다. 그는“충분히 빠르다고 할 수 없다”며 전 세계에서 230만 명 이상이 사망했고 많은 국가들이 1~2년 동안 백신 접종을 끝내지 못할 현실에서“발병 첫 날에 백신이 있었어야 빠르다고, 정말 빠르다고 할 수 있다”고 밝혔다.
범용 코로나 백신 프로토타입 개발 착수
사스와 메르스 경험 교훈 임상시험 준비
더 많은 변이 바이러스 대비 해결책 모색
앞으로 더 많은 코로나 바이러스 발병이 있을 것이다. 박쥐와 다른 포유류에는 아주 많은 바이러스와의 균주와 종들이 가득하다. 이러한 병원체 중 일부는 불가피하게 종의 장벽을 넘어 새로운 전염병을 일으킬 수 있다. 시간 문제일 뿐이다.
모드자라드 박사는 수년 간 다른 종류의 백신, 모든 코로나바이러스에 효과가 있는 백신을 요구해온 많은 과학자 중 한 사람이다. 이들의 요청은 코로나19가 얼마나 큰 재앙을 야기할 수 있는지를 증명하기 전까지 크게 간과되어 왔다.
이제 연구진은 동물 실험의 결과로 이른바 ‘판(범용) 코로나 바이러스’ 백신의 프로토타입 개발을 시작했다. 초기 단계이긴 하나 일부 성과를 보이고 있다. 샌디에고 스크립스 연구소의 분자의학 교수 에릭 토폴 박사는 과학자들이 또 다른 대규모 백신 개발 프로젝트에 즉시 참여해야 한다고 생각하고 있다.
그는 “이 연구를 가속화하기 위해 실제 인력을 확보해야만 한다. 그래야 올해 이 백신을 개발할 수 있다”고 밝혔다. 토폴 박사와 스크립스 면역학자인 데니스 버튼은 월요일 ‘네이처’ 저널에서 광범위한 코로나 바이러스 백신에 관한 프로젝트를 요청했다.
코로나 바이러스는 1960년대에 처음 확인된 후 백신 개발업체들의 최우선 순위가 되지 않았다. 수십 년 간 그들은 단지 약한 증상의 감기를 일으키는 것처럼 보였다. 그러나 2002년 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)라는 새로운 코로나바이러스가 출현해 중증 급성호흡기증후군(SARS)이라는 폐렴을 일으켜 높은 치사율을 보였다. 과학자들은 너도나도 이를 위한 백신 개발에 뛰어들었다.
이전에 인간을 위한 코로나 바이러스 백신이 만들어진 적이 없었기 때문에 생물학에 관한 엄청난 연구가 필요했다. 결국 연구진은 바이러스 표면에 있는 스파이크 단백질을 면역 반응의 표적으로 정했다. 스파이크 단백질에 달라붙는 항체가 코로나 바이러스의 세포 침입을 막아 감염을 막는 원리다.
그러나, 아시아와 다른 지역의 공중 보건 당국은 면역을 위한 SARS 백신 개발을 기대하지 않았다. 자가격리와 다른 노력들은 매우 효과적이었고 몇 달 만에 그들은 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)를 멸종시켰다. 그 과정에서 사망자 수는 774명에 그쳤다.
코로나바이러스의 위험은 2012년 두 번째 종이 박쥐에서 흘러 나와 메르스(MERS)라는 또 다른 치명적인 호흡기 질환을 유발하면서 더욱 분명해졌다. 과학자들을 메르스 백신 연구를 시작했다. 그러나 일부 연구진은 새로운 코로나 바이러스가 나타날 때마다 새로운 백신 개발을 하는 것, 모드자라드 박사가 표현하는 ‘하나의 버그, 하나의 약물 접근’이 가장 현명한 전략인지 의아해했다. 그들은 하나의 백신이 사스, 메르스 및 기타 코로나 바이러스를 모두 예방하는 효과가 있다면 더 좋지 않을까를 고민했다.
이러한 아이디어는 수년간 어디서도 나오지 않았다. 메르스와 사스는 비교적 사망자 수가 적었고 에볼라와 지카 같은 바이러스의 발병으로 묻혀버렸다. 2016년 베일러 의대의 바이러스 학자인 마리아 일레나 보타찌와 그녀의 동료들은 미국 정부에 판 코로나바이러스 백신 개발 지원을 신청했으나 지원금을 받지 못했다. 보타찌 박사는 “판 코로나에 관심이 없다는 답변을 들었다”고 당시를 회상했다.
코로나19 팬데믹은 아직 끝나지 않았지만 많은 과학자들이 또 다른 치명적인 코로나바이러스를 대비해야 한다고 역설하고 있다. 세인트루이스 대학의 바이러스 학자인 대니얼 호프트 박사는 “이미 세 번이나 일어났다. 다시 일어날 가능성이 매우 높다”고 강조했다.
케임브리지에 본사를 둔 VBI 백신 업체의 연구진은 지난 여름 ‘판 코로나 바이러스’ 백신을 향한 작은 발걸음을 내디뎠다. 그들은 사스와 메르스 및 코로나19를 유발한 3가지 코로나 바이러스들의 스파이크 단백질이 박힌 바이러스와 유사한 껍질을 만들었다.
연구진이 3개의 스파이크 백신을 생쥐에 주입하지 동물들은 3가지 코로나 바이러스 모두에 작용하는 항체를 생성했다. 흥미롭게도 이러한 항체 중 일부는 백신에 포함되어 있지 않은 계절성 감기를 유발하는 네 번째 인간 코로나 바이러스에 들러붙었다. 과학자들은 이 데이터를 공개했지만 아직 사이언스 저널에 발표하지 않은 상태다. VBI 백신의 최고 과학 책임자인 데이빗 앤더슨 박사는 백신이 왜 이런 식으로 작용했는지 분명하지 않다고 밝혔다.
한 가지 가능성은 체내에서 여러 버전의 표면항원 단백질을 생성하는 면역 세포가 한 번에 하나의 항체를 만들지 않는다는 것이다. 대신에 이들 모두의 면역 반응을 유도하는 타협 항체를 만들 수도 있다고 덧붙였다. 앤더슨 박사는 현재로서는 추측에 불과하다고 경고하면서 “우리 모두 배우고 있는 중”이라고 말했다.
지난달 칼텍의 구조생물학자인 파멜라 비요크만 교수 연구팀은 사이언스 저널에 범용 코로나 바이러스 백신에 대한 보다 광범위한 임상시험을 발표했다. 연구진은 8가지 다른 코로나 바이러스의 스파이크 단백질 끝부분만을 나노 입자로 알려진 단백질 중심부에 결합시켰다. 이 나노 입자를 생쥐에 주입하자 동물들은 8종의 코로나 바이러스 모두와 과학자들이 백신에 사용하지 않은 4종의 다른 코로나 바이러스에 면역 반응하는 항체를 생성했다.
모드자라드 박사는 월터 리드 육군병원 연구소에서 단백질 조각이 박힌 나노 입자를 기반으로 한 또 다른 백신을 개발하는 팀을 이끌고 있다. 그들은 다음달 자원 봉사자들을 대상으로 임상시험을 시작할 것으로 예상하고 있다. 이 백신은 현재 신종 코로나바이러스 감염증(SARS-CoV-2) 스파이크 단백질의 단편만을 사용하고 있지만, 모드자라드 박사 연구팀은 이를 ‘판 코로나 바이러스’ 백신으로 개량할 준비를 하고 있다.
세인트루이스 대학의 호프트 박사는 스파이크 단백질에 대한 항체에 의존하지 않는 범용 백신을 연구 중이다. 캘리포니아에 본사를 둔 생명 공학회사인 그릿스톤 옹콜로지와 협력해 호프트 박사는 마치 모든 코로나 바이러스가 존재하는 것처럼 면역체계에 경고할 수 있는 표면 단백질을 세포가 만들도록 유도하는 백신을 만들었다.
판 코로나 바이러스 백신 개발은 토폴 박사의 예상보다 오래 걸릴 수 있다. 그러나 몇 년이 걸리더라도 종의 장벽을 뛰어넘는 또 다른 코로나 바이러스를 대비하는 데 도움이 될 수 있다.
<By Carl Zimmer>
