개념에서 임상까지: SARS-CoV-2 백신으로 팬데믹을 극복하는 방법

2020년 12월, 코로나19로 인한 전 세계 사망자 수가 160만 명 이상에 이르며1 SARS-CoV-2 확진자 수가 다시 급증하던 가운데 모두가 기다려왔던 백신의 승인 소식이 들려왔습니다. 화이자(Pfizer)는 바이오엔테크(BioNTech)와 협력하여 FDA로부터 가장 먼저 긴급 사용 승인(EUA)을 받았습니다.2 같은 달, 모더나(Moderna) 백신 또한 EUA를 받았습니다.3

두 백신은 공통점이 많습니다. 먼저, 두 백신 모두 기록적인 속도로 개발되었으며, 두 백신 모두 매우 높은 효능을 보입니다.4,5 그리고 두 백신은 모두 RNA 백신입니다. 또한 동종 백신 중 최초로 FDA로부터 긴급 사용 승인을 받았습니다.

새로운 종류의 백신

약화시키거나 비활성화 한 바이러스를 사용하여 면역 반응을 유도하는 일반적인 기존 백신과 달리, RNA 백신은 세포에 명령을 전달하는 전령 RNA(mRNA)를 사용합니다. mRNA는 세포에게 바이러스 단백질(이 경우, SARS-CoV-2 스파이크 단백질)을 만드는 방법을 가르쳐, 이후 우리의 면역 체계가 그것을 식별할 수 있도록 합니다. 이 기술은 잠재적으로 감염 가능성이 있는 요소의 사용을 제거하고 개발 시간을 단축하는 등 여러 가지 이점을 제공하지만, 몇 가지 넘어야 할 난관 또한 존재합니다.

개념에서 임상까지: SARS-CoV-2 백신으로 팬데믹을 극복하는 방법


Pfizer-BioNTech
코로나19 백신의 개발 배경

이러한 RNA 백신이 유망한 기술로 대표되고 있었지만, 어떤 RNA 백신도 FDA의 승인을 받지 못하고 있었습니다. 또 다른 문제는 RNA를 사용하는 것이었습니다. RNA는 불안정하여 쉽게 분해되기 때문에 이러한 백신에는 RNA 무결성과 품질을 보장하기 위한 엄격한 품질 관리(QC) 프로토콜과 높은 감도의 분석 도구가 필요합니다. 이러한 도구 중 하나로서, 자동화된 병렬 모세관 전기영동을 통해 신뢰할 수 있는 QC를 제공하는 Agilent Fragment Analyzer 시스템이 있습니다. 연구자들의 노력을 줄이고 더 짧은 시간에 더 많은 RNA 시료를 평가할 수 있는 능력이 절대적으로 필요해진 상황에 전 세계 수백여 곳의 실험실에서 Fragment Analyzer인 자동 모세관 전기영동 시스템을 도입하여 뛰어난 속도, 정확성 및 자동화로 전체적인 RNA 분석을 완전히 바꿔놓고 있습니다. 애질런트 Fragment Analyzer 시스템은 60 Minutes 채널에서 공개한 "Pfizer-BioNTech 코로나19 백신의 개발 배경"이라는 제목의 최근 영상을 통해 확인하실 수 있습니다.

기대 이상

화이자(Pfizer), 바이오엔테크(BioNTech) 및 모더나(Moderna)는 많은 역경에도 불구하고 도전에 나섰습니다. 기존의 백신 개발에는 보통 5 ~ 10년이 걸렸으며 4년만에 개발된 볼거리백신이 기존에 가장 빠른 기록을 보유하고 있었습니다.6 2020년 2월, 세계보건기구(WHO)는 SARS-CoV-2 백신이 18개월 내에 개발될 수 있을 것이라는 희망의 메시지를 전했습니다.7 그리고 10개월 후, 모더나(Moderna)와 화이자(Pfizer) 백신은 예상을 뛰어 넘으며 EUA 승인을 얻었습니다.

이들 백신은 효능면에서도 우수한 결과를 보였습니다. FDA는 업계 백신 개발을 위한 초기 가이드라인8에서 "...위약 대조 효능 시험 시 1차 유효성 평가변수는 최소 50%여야 한다..."라고 명시했습니다. 비교를 위해 알려드리자면, 연간 인플루엔자 백신의 평균 효능은 40 ~ 60% 사이입니다.9 모더나(Moderna)와 화이자(Pfizer) 백신은 각각 94%와 94.8%의 효능으로 이러한 목표를 넘어섰습니다.4,5

팬데믹의 판도 변화

현재 백신이 출시되면서 많은 국가에서 예방 접종 캠페인이 진행되고 있습니다. 물류와 백신 공급의 문제가 여전히 남아 있지만, 본 글을 작성할 당시 미국에서만 1억 8,900만 회 이상의 백신 접종이 이루어졌으며10 그 속도는 더욱 빨라지고 있습니다. 예방 접종의 최전선에 있는 이스라엘의 경우 2021년 4월 13일 현재, 인구의 57.31%와 53.23%가 각각 1차 및 2차 접종을 마쳤습니다.

이러한 예방 접종 캠페인의 궁극적인 목표는 집단 면역을 형성하기 위한 것입니다. 집단 면역이 형성되면 충분한 비율의 인구가 면역력을 얻어 면역이 없는 사람에게 전염될 위험을 줄일 수 있습니다. 안타깝게도 SARS-CoV-2에 대한 집단 면역 달성의 임계치는 불분명하며 이는 백신의 종류와 지역 사회적 요인에 따라 달라질 수 있습니다.11 그러나 집단 면역을 달성하려면 성인뿐만 아니라 어린이에게도 백신 접종이 필요하기 때문에 화이자(Pfizer)와 모더나(Moderna)는 12세 이상의 어린이를 대상으로 임상 시험을 시작했습니다.12

결론 및 후기

지난 1년은 그야말로 “난제”인 한해였다고 해도 과언이 아닙니다. 코로나19 팬데믹은 개인의 건강에서부터 공급망의 붕괴에 이르기까지 모든 것에 불확실성과 두려움을 드리운 근원이 되었습니다. 누군가는 휴일에 가족과 만날 수 없었고, 또 어떤 누군가는 영원히 다시 만날 수 없게 되었습니다. 그러나 이번 팬데믹에서 얻은 긍정적인 점이 있다면, 우리가 스스로 생각했던 것보다 역경을 이겨내는 능력이 크다는 것입니다. 정말로, 우리는 우리가 생각했던 것보다 강합니다.

최근 인터뷰에서 화이자(Pfizer) CEO 인 Albert Bourla 박사는 다음과 같이 말했습니다. "저는 과학의 힘을 믿습니다. 저는 민간 분야의 과학이 인류를 위해 기적을 만들어낼 수 있다고 믿습니다." 실험실에서 일하는 사람이라면 치료제를 단 1년 만에 개념에서 임상까지 진행시키는 것이 그야말로 기적임을 잘 알고 있을 것입니다. 그것도 한 번이 아니라 두 번이나 말입니다.

개념에서 임상까지: SARS-CoV-2 백신으로 팬데믹을 극복하는 방법

안타깝게도 백신이 이 팬데믹에 대한 즉각적인 해결책은 아닙니다. 집단 면역이 형성될 때까지는 우리 모두가 함께 협력하고 확산을 최소화해야 하므로 우리가 할 일은 아직 끝나지 않았습니다. 그러나 이제 우리는 처음으로 코로나19 팬데믹 극복의 길을 열어줄 도구를 갖게 되었습니다.


참고 문헌:

  1. Weekly epidemiological update - 22 December 2020 https://www.who.int/publications/m/item/weekly-epidemiological-update---22-december-2020 (2021년 2월 23일 접속).
  2. Office of the Commissioner. Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/coronavirus-disease-2019-covid-19/pfizer-biontech-covid-19-vaccine (2021년 2월 23일 접속).
  3. Office of the Commissioner. Moderna COVID-19 Vaccine https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/coronavirus-disease-2019-covid-19/moderna-covid-19-vaccine (2021년 2월 23일 접속).
  4. Polack, F. P. et al.; C4591001 Clinical Trial Group. Safety and Efficacy of the BNT162b2 MRNA Covid-19 Vaccine. N. Engl. J. Med. 2020, 383 (27), 2603–2615.
  5. Baden, L. R. et al.; COVE Study Group. Efficacy and Safety of the MRNA-1273 SARS-CoV-2 Vaccine. N. Engl. J. Med. 2021, 384 (5), 403-416.
  6. Young, M. L. et al.: Experiences with Jeryl Lynn Strain Live Attenuated Mumps Virus Vaccine in a Pediatric Outpatient Clinic. Pediatrics 1967, 40 (5), 798–803.
  7. WHO Director-General’s remarks at the media briefing on 2019-nCoV on 11 February 2020 https://www.who.int/director-general/speeches/detail/who-director-general-s-remarks-at-the-media-briefing-on-2019-ncov-on-11-february-2020 (2021년 4월 13일 접속).
  8. Center for Biologics Evaluation; Research. Development and Licensure of Vaccines to Prevent COVID-19 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/development-and-licensure-vaccines-prevent-covid-19 (2021년 2월 23일 접속).
  9. Vaccine effectiveness: How well do the flu vaccines work? https://www.cdc.gov/flu/vaccines-work/vaccineeffect.htm (2021년 4월 13일 접속).
  10. CDC. COVID Data Tracker https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/ (2021년 4월 13일 접속).
  11. Study to Describe the Safety, Tolerability, Immunogenicity, and Efficacy of RNA Vaccine Candidates Against COVID-19 in Healthy Individuals https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04368728 (2021년 2월 23일 접속).
  12. A Study to Evaluate the Safety, Reactogenicity, and Effectiveness of mRNA-1273 Vaccine in Adolescents 12 to <18 Years Old to Prevent COVID-19 https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04649151 (2021년 2월 23일 접속).