美 노스웨스턴대 백신 제조 기술 개발

독성 제거한 병원균 녹여서 동결건조
1시간 전 가루에 증류수 더해 활성화
생산비도 1회 접종에 약 5600원 불과
“의료 낙후 지역서도 손쉽게 사용 가능”한국에서도 이달 중순을 전후해 코로나19 백신접종이 시작될 전망이다. 전무후무한 감염병에 대해 백신이라는 무기를 갖게 됨으로써 그동안 사회적 거리두기와 같은 수세적 대응에서 공세적 대응으로의 전환이 가능해졌다.

현재 사용이 승인된 코로나19 백신들은 제조방법은 물론 보관온도도 다르다. 화이자 백신은 영하 70도 이하의 극저온에서 보관해야 해 의료시스템이 제대로 갖춰지지 않은 지역이나 저개발 국가에서는 사실상 사용이 어렵다. 코로나19 백신 이외에 감염병 예방 백신들도 최적 보관온도가 있다. 적정 보관온도를 유지하지 못할 경우 약물이나 항원, 항체 활성 단위인 ‘역가’가 떨어져 접종을 받아도 예방 효과가 없는 ‘물백신’이 된다. 세계보건기구(WHO)도 모든 백신의 50% 이상이 운송·보관 과정에서 온도 유지에 문제가 생겨 폐기된다고 밝히고 있다.

과학자들이 온도 변화에 영향을 받지 않고 약효를 그대로 유지할 수 있는 백신 생산법을 연구하는 이유다.3일 과학계에 따르면 미국 노스웨스턴대 화학·생명공학과, 합성생물학연구센터, 생화학연구소, 생명과학과, 기계공학과, 통합암연구센터, 코넬대 화학·생물분자공학과, 의생명공학부, 아이오와대 미생물·면역학과, 유전학과 공동연구팀은 보관이 편하고 접종 시점에 신속하고 손쉽게 백신을 만들 수 있는 기술을 개발하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 2월 4일자에 발표했다.

연구팀은 무세포(cell-free) 합성생물학 기법으로 비병원성 대장균과 독성을 제거한 병원균을 시험관에 함께 넣고 용해시킨 뒤 동결 건조하는 ‘인비트로 결합백신 기술’(iVAX)을 개발했다. 병원균의 세포벽을 제거하고 유전자 활성을 조절하는 분자기구(molecular machinery)를 모아서 체내 침투가 용이하도록 돕는 비병원성 대장균과 섞어 결합백신을 만들고, 다시 가루 형태로 만드는 것이다. 병원균의 당단백질을 대장균과 결합시켜 몸속에 들어가면 자연스럽게 면역 반응을 일으킬 수 있도록 하는 원리다.

연구팀은 탄저균만큼이나 위험한 야토균(Francisella tularensis)으로 실험했다. 야토균은 생물무기로 개발될 정도로 감염력과 치사율이 높아 미국 질병통제예방센터(CDC)에서는 1급 위험성 독소로 지정돼 있다. 연구팀은 생쥐들에게 iVAX 방식으로 만든 야토균 백신을 접종시켰다. 특히 온도 안정성을 확인하기 위해 백신은 37도에서 1주일가량 노출시킨 뒤 접종 1시간 전 증류수와 섞어 사용했다. 시험 결과 백신을 맞은 생쥐들은 야토균에 노출된 뒤에도 모두 살아남았다.

연구팀에 따르면 iVAX 방식의 결합백신은 일반 분말형 주사제들과 마찬가지로 사용 1시간 전 백신가루에 증류수를 첨가하면 곧바로 약효가 활성화되기 때문에 사용이 편리하고 상온에서 6개월 이상 보관이 가능하다. 생산비도 1도스(1회 접종분량)당 5달러(약 5600원)에 불과하다.

연구를 이끈 마이클 주잇 노스웨스턴대 교수(합성생물학)는 “iVAX 방식의 백신은 기존 백신들처럼 냉장 유통이 필요 없어 복잡한 공급망을 필요로 하지 않아 의료시설이 낙후된 지역이나 국가에서도 손쉽게 사용할 수 있다”고 설명했다. 주잇 교수는 “이번에는 박테리아성 감염병에 대한 백신을 만들었지만 바이러스성 감염병 백신은 물론 다른 치료제 개발에도 활용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr