바이러스 벡터 백신과 mRNA 백신 비교

출처 : 질병관리청 뉴스레터

1. 바이러스 벡터 백신

바이러스 벡터 백신은 mRNA 백신과 같이 새로운 기술을 적용하여 만들어진 백신이다.

예방하려는 바이러스의 중요한 구조를 사람의 세포 안으로 전달하기 위하여 다른 바이러스를 변형하여 벡터로 이용한다.

즉, 코로나19 바이러스 벡터 백신의 경우 벡터(SARS-CoV2가 아니라 다른 무해한 바이러스)에 무해한 SARS-CoV2 조각을 포함시켜서 사람에게 접종하면 세포에 들어가서 세포 내 기관을 이용하여 벡터에 포함되어 있던 무해한 SARS-CoV2 조각이 분리된다(이 바이러스 조각은 스파이크 단백질로 SARS-CoV2 표면에서 바이러스가 세포로 유입되는데 결정적인 역할을 한다).

이후 대식세포 표면에 스파이크 단백질이 표시되는데 사람의 면역 체계는 이것을 항원으로 인식한다.

항원 인식이 되면 면역 체계가 항체 생산을 시작하고 감염으로 생각한 항원과 싸우기 위하여 다른 면역 세포를 활성화한다.

이 과정이 끝나면 우리 몸은 SARS-CoV2로부터 우리를 보호하는 면역을 얻게 된다.

이른바 아스트라제네카 백신(ChAdOx1 nCoV-19 백신, AZD1222)이라고 알려진 바이러스 벡터 백신은 옥스퍼드 대학에서 개발이 되었다.

복제가 되지 않는 침팬지 아데노바이러스(벡터)와 SARS-CoV-2 표면의 당단백질 항원(스파이크 단백질) 유전자로 구성되었다.

아스트라제네카 백신은 18세 이상 성인에 대하여 접종이 가능하다.

65세 이상 고연령층에 대한 자료가 부족하다는 지적이 있으나 고연령층 접종이 가능한 것으로 알려져 있다.

4-12주 간격으로 2회 접종하도록 되어 있으며 3상 연구에 의하면 예방 효과가 62-90%로 알려져 있다.

가장 큰 장점은 2-8도에서 냉장보관이 가능하다는 점이다.

알려진 부작용은 접종 부위의 통증이나 가벼운 근육통과 미열 등으로 아직 심각한 부작용 사례는 보고되지 않았다.

특정 물질(L-Histidine, Polysorbate, 에탄올, Sucrose, 식염수 등)에 과민반응을 보인 과거력이 있는 사람은 접종할 수 없다.

심각한 부작용 보고가 없으나 과민반응에 대응하기 위해 아나필락시스에 대한 적절한 의학적 치료와 관찰이 접종 후 필요하다.

급성 중증 발열성 질환이 있거나 의심되는 경우 접종 연기를 권고하고 가벼운 감기나 발열이 있는 경우에는 접종 가능한 것으로 알려져 있다.

면역억제제를 복용 중이거나 면역이 저하된 사람에서 사용은 아직 알려진 것이 없다.

임산부에 대한 접종은 접종에 대한 이득이 위험을 크게 상회할 경우 가능하지만 아직 충분한 근거가 없다.

또 다른 바이러스 벡터 백신으로는 얀센에서 개발한 백신으로 최근 3상 연구의 잠정 결과를 발표하였다.

아스트라제네카 백신과 다른 점은 1회 접종만 한다는 것으로 2회 접종에 비하여 장점이라고 할 수 있다.

얀센 백신의 임상 연구는 감염 자체를 줄이는 것이 아니라 중등증이나 중증 코로나19를 예방하는데 중점을 두었다.

따라서 예방 효과가 중등증 이상의 코로나19를 줄이는 비율로 발표되었다.

얀센 백신은 중등증이나 중증 코로나 19를 예방하는데 66%의 효과를 보였다.

남아프리카공화국에서 진행된 연구 결과에서 중등증이나 중증 코로나 19 예방 효과가 조금 낮아 57%로 나타났다.

중증 코로나19 예방 효과는 85%이며, 접종 49일 이후 중증 코로나19가 나타나지 않았다.

아스트라제네카 백신 연구와 달리 얀센 백신은 60세 이상 고령층이 13,610명으로 대상이 충분하였다.

안전성에 대한 우려는 없었던 것으로 알려졌다.

아스트라제네카 백신과 같이 2-8도에서 냉장 보관이 가능하여 유통과 관리에 편리함이 있다.

우리나라의 경우 바이러스 벡터 백신은 셀리드에서 개발하여 임상 1/2상 연구가 진행 중으로 알려져 있다.

 

2. mRNA 백신

 

2월 27일부터 COVAX를 통하여 도입된 화이자의 mRNA 백신이 코로나19를 진료하는 의료진에게 접종이 시작되었다.

이번에 도입된 물량은 5만 5천 명 분이다.

우리나라가 COVAX를 통한 도입 물량 이외에 직접 계약한 mRNA 백신은 화이자 1300만 명분, 모더나 2000만 명분이다.

화이자의 백신은 3분기 이후 도입이 예정이었다가 최근 도입 순서가 당겨지면서 2분기 안에 350만 명분이 도입될 것으로 알려졌고 모더나 백신도 2분기부터 접종이 시작될 예정이다.

[그림1] 출처 The race for coronavirus vaccines: a graphical guide, Nature NEWS Feature, 2020 Apr 28, [cited 2021 Jan 14].
Available from: https://www.nature.com/articles/d41586-020-01221-y

mRNA는 단백질 합성의 정보를 가진 유전물질로 세포 안에 들어가면 단백질을 합성하는 설계도로 사용된다.

mRNA 백신은 30년 전부터 감염병과 암의 치료를 위해 연구가 시작되었으나 mRNA 자체가 매우 불안정한 특성을 가지고 있고 근육주사를 했을 때 근육에서 세포로 전달되는 과정에서 어려움을 겪으면서 상용화가 잘 되지 않았다.

그림에서 보는 것처럼 최근 mRNA를 lipid coat로 둘러싸면 안정성이 확보되고 세포 내로 진입이 용이 해진다는 것이 알려지면서 코로나19 백신 개발에서 좋을 성과를 보일 수 있었다.

이렇게 세포내로 진입한 mRNA는 항원이 되는 돌기단백질(spike protein)을 만들어 우리 면역계를 자극하여 항체를 만들어내고 세포매개면역도 자극한다.

mRNA 백신의 임상시험이 진행될 때 변이바이러스가 유행을 많이 하지 않았기 때문에 임상시험을 통하여 백신의 효과감소가 되는지는 확인이 되지 않았지만 실험실 연구에서 영국발 변이(B.1.1.7)에 대해서는 효과감소가 크지 않으나 남아프리카공화국발 변이(B.1.351)에 대해서는 효과가 감소하는 것으로 확인되었다.

화이자의 백신은 3주 간격으로 2회 접종하며 영하 70도에서 6개월까지 보관이 가능하며 영하 20도에서는 2주간, 냉장 온도로 해동한 이후에는 5일간 보관이 가능하다.

다만 접종을 위해 해동을 한 경우에는 6시간 이내 사용을 완료하도록 하고 있다.

모더나 백신은 4주 간격으로 2회 접종하며 영하 20도에서 보관을 하며 해동 후 냉장 상태에서 30일간 보관이 가능하다.

화이자 백신과 마찬가지로 접종을 위해 해동한 경우에는 6시간 이내 사용을 완료하여야 한다.

두 백신 모두 충격에 약하여 심하게 흔들면 백신 성분이 깨질 수 있으므로 조심스럽게 다루어야 한다.

희석이 필요한 화이자 백신의 경우는 희석 후 위아래로 조심스럽게 10회 정도 움직여 혼합하도록 하고 있다.

화이자나 모더나 백신 모두 접종 부위의 통증이 80-90% 발생하며 발적은 10% 내외에서 발생할 수 있고 피로감은 약 60-70%, 전신의 근육통도 38-60% 정도에서 경험하지만 대부분 2-3일 사이에 회복된다.

아나필락시스는 화이자가 100만 명 접종할 때 11.1명, 모더나는 2.4명이며 아나필락시스가 발병한 사람들은 이전 중증 알레르기의 병력이 있거나 아나필락시스의 과거력이 있는 사람들이 대부분이었다.

본격적인 백신 접종의 시대가 도래하였다.

백신 접종이 충분히 이루어지고 유행이 충분히 안정될 때까지는 마스크 착용이나 사회적 거리두기는 지속되어야 하지만 백신 접종을 통해 일상의 회복을 위한 긴 여정을 함께 시작하기를 소망한다.

 

출처 : 질병관리본부

백신 플랫폼 종류와 특성

 

① (핵산 백신)

개발 난이도가 낮아 신속 개발 가능하며 단기간 내 대량 생산·활용 가능

* DNA(DeoxyriboNucleic Acid), mRNA(Messenger RiboNucleic Acid) - 전통적인 생(live)백신, 불활화백신 대비 효능(면역반응) 다소 낮음 * 부스팅 접종(2회 투여)에 의한 면역증강 효능, 임상 시험 중

② (합성항원 백신)

신속 개발이 가능하나 면역증강제와 복합 제형화 필요에 따라 비용대비 효율성 다소 낮음

* 항원 단백질 일부를 면역증강제와 섞어 투여, 바이러스 중화항체 반응 유도

③ (전달체 백신)

효능 우수하나 대량화 공정 수립 난이도가 높음

* 항원 유전자 일부를 인체 무해한 바이러스(침팬지 아데노바이러스, 약독화된 백시니아바이러스, 및 수포성구내염바이러스(VSV) 등)에 삽입하여 접종

④ (불활화 백신)

중화항체 유도 등 효능은 뛰어나나 고위험 바이러스를 직접 가공해야 하므로 생물안전시설(BL3) 내 생산 필요, 대량생산 등 한계