한 의료진이 백신을 건강한 사람에게 투여하고 있다. 출처=뉴시스
[이코노믹리뷰=황진중 기자] 코로나19 바이러스 전쟁에서 승리의 포문을 열어줄 것으로 기대되고 있는 mRNA 백신이 여전히 몇가지 난제를 남겨놓고 있다는 전문가들의 지적이 잇따르면서 주목받고 있다.
화이자ㆍ바이오엔텍, 모더나가 개발 중인 코로나19 mRNA 백신은 임상에서 95% 이상의 예방 효과가 확인됐다. 하지만 전문가들은 mRNA 백신은 생산 및 유통, 병원에서의 보관, 관리, 가격 등에서 해결해야할 숙제가 남아 있다는 지적이 잇따르고 있다. mRNA 특유의 불안정성에 따라 극저온 관리가 필요하다는 단점때문이다.
mRNA 백신의 단점을 극복하기 위해 연구 업계는 의약품 형태 등 ‘제형 연구’를 활발히 진행하고 있다. 화이자도 2021년 동결건조 등을 통한 ‘분말’ 형태 코로나19 백신을 출시를 고려하고 있다.
25일 제약바이오 업계에 따르면 화이자ㆍ바이오엔텍, 모더나 등이 개발 중인 백신은 mRNA를 활용하는 백신이다. 이는 임상 3상에서 95%의 코로나19 예방효과가 확인됐다. 바이오엔텍과 모더나는 코로나19 팬데믹이 발생하기 전부터 mRNA 부문 선두주자로 꼽혀왔다.
기존 백신은 병원체를 이용해 만드는 세포전체 백신과 병원체의 일부분만 사용하는 구성단위 백신 등이 있다. 대부분의 백신은 세포전체 백신이었다. 바이러스 등이 병원성을 나타내지 못하도록 불활성화 시키거나(사백신), 약독화시킨(생백신) 등으로 개발됐다.
사백신은 화학물질이나 방사선 등으로 병원성 미생물의 생명력을 제거해 안정적이고, 인체 내에서 병원성을 나타내는 경우가 없다는 장점이 있으나 효력이 약해 여러번 추가 접종이 필요했다.
생백신은 극한 환경에서 병원성 미생물을 배양하거나 지속해서 숙주를 옮겨 배양해 독성을 약화시킨 백신이다. 1~2회 투약 시 항체 생성이 완료될 정도로 효과가 좋지만 면역기능이 낮은 사람에게 투여될 시 병원성을 회복해 해당 전염병 등을 유발할 가능성이 있다. 이는 안정성이 낮아 보관 조건 등도 까다로우면서 비용이 높다.
mRNA 백신 특징. 출처=보건산업진흥원
mRNA는 단백질 정보를 암화화하는 DNA의 번역, 단백질 생산 과정 사이를 연결하는 중간 매개체다. 메신저 리보핵산으로도 불린다. 이는 일종의 설계도다. mRNA 백신은 관련 mRNA를 환자에 투여해 환자의 인체 내에서 항원(코로나19 바이러스 등)으로 인식될 수 있는 단백질을 환자 스스로 생산하게 하는 방식이다. 해당 항원이 인체 내에서 만들어지면 항원에 대한 항체도 만들어질 수 있다.
mRNA 백신은 연구개발(R&D) 시 연구원 등이 직접 감염원(코로나19 바이러스 등)을 다루지 않으므로 안전성이 뛰어나다. 소규모 의약품제조및품질관리기준(GMP) 생산시설에서도 신속하게 생산이 가능하다. 다만 코로나19 백신은 글로벌 수요가 높아 대규모로 생산하는 것이 필요한데, 아직 대규모 생산시설이 부족한 실정이다.
mRNA 백신은 특성상 불안정하고, 생체 내 전달의 비효율성이 높다는 단점이 있다. 화이자ㆍ바이오엔텍, 모더나 등은 이를 극복한 것으로 보인다. 다만 불안정하다는 특징을 극복하기 위해 섭씨 영하 30~70도(-30~-70도) 등 극저온의 보관 및 유통 기능이 여전히 필요하다.
mRNA 백신은 1990년대부터 연구가 지속됐지만 아직 성공적으로 개발된 백신이 없다. 업계는 화이자ㆍ바이오엔텍, 모더나 등이 개발 중인 백신이 품목허가를 받을 시 세계에서 최초로 허가를 받은 mRNA 백신이 될 것으로 보고 있다.
동결건조된 백신 예시. SK바이오사이언스의 수두 생바이러스 백신 스카이 바리셀라주. 제품 구성은 백신과 첨부용제인 주사용수로 이뤄진다. 출처=SK바이오사이언스
화이자의 미카엘 돌스턴 최고과학책임자(CSO)는 mRNA 백신 제형의 한계를 극복하기 위한 연구에 대해 언급하기도 했다. 그는 “차세대 백신 형태에 대해 고민하고 있다”면서 “2021년에 코로나19 백신을 분말 형태로 출시할 예정”이라고 말했다.
한림대학교 의과대학 미생물학교실 김원근 교수는 리뷰논문요약을 통해 “mRNA의 약제학적 제형은 개발이 활발하게 되고 있는 영역이다. 초기 연구에서는 대부분 제품이 –70도로 저장됐지만 적합한 고온에서 안정한 제형을 개발하려는 노력은 계속되고 있다”면서 “RNActive 플랫폼은 동결 건조 후 5~25도에서 3년간, 40도에서 6개월 동안 보관 후 활성이 있는 것으로 보고 됐다”고 설명했다.