코로나19는 2019년 말부터 전 세계에 확산되면서 수많은 사람들의 건강과 삶을 위협하고 있습니다. 코로나19에 대한 백신 개발은 많은 나라와 기관에서 최우선 과제로 진행되고 있습니다. 하지만 코로나19 바이러스는 시간이 지남에 따라 변이를 일으켜서 백신의 효과를 감소시킬 수 있습니다. 그래서 코로나19의 모든 변이에도 효과적인 '슈퍼 백신’을 만들 수 있는지에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
목차
코로나19 백신의 원리
코로나19 변이의 특징
슈퍼 백신의 가능성
코로나19 백신의 원리
코로나19 백신은 코로나19 바이러스에 감염되면 우리 몸에서 만들어지는 항체를 미리 만들어서 바이러스의 침입을 막거나 감소시키는 역할을 합니다. 항체는 바이러스의 특정 부위인 항원에 결합해서 바이러스가 세포에 들어가는 것을 방해하거나 면역세포에 의해 파괴되도록 돕습니다.
코로나19 바이러스의 경우, 스파이크 단백질이라는 항원을 가지고 있습니다. 스파이크 단백질은 바이러스가 인체 세포에 부착하고 침투하는데 필요한 열쇠 역할을 합니다. 그래서 코로나19 백신은 스파이크 단백질에 대한 항체를 만들 수 있도록 하는 것이 중요합니다.
코로나19 백신은 여러 가지 방법으로 개발될 수 있습니다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법은 다음과 같습니다.
RNA 백신
스파이크 단백질의 유전자 정보를 RNA 형태로 만들어서 주입합니다. RNA는 인체 세포에서 스파이크 단백질을 만들게 하고, 그 결과 항체가 생성됩니다. 화이자와 모더나의 백신이 이 방법을 사용합니다.
바이러스 벡터 백신
스파이크 단백질의 유전자 정보를 인체에 무해한 다른 바이러스에 넣어서 주입합니다. 바이러스 벡터는 인체 세포에서 스파이크 단백질을 만들게 하고, 그 결과 항체가 생성됩니다. 아스트라제네카와 얀센의 백신이 이 방법을 사용합니다.
재조합 백신
스파이크 단백질을 유전자 재조합 기술로 만들어서 주입합니다. 스파이크 단백질 자체가 항원으로 작용해서 항체가 생성됩니다. 노바백스와 SK바이오사이언스의 백신이 이 방법을 사용합니다.
불활성화 백신
코로나19 바이러스를 죽이거나 약화시켜서 주입합니다. 죽거나 약화된 바이러스에는 여러 가지 항원이 있어서 항체가 생성됩니다. 시노팜과 코백신의 백신이 이 방법을 사용합니다.
코로나19 변이의 특징
코로나19 바이러스는 RNA 바이러스라는 특징을 가지고 있습니다. RNA 바이러스는 DNA 바이러스보다 유전자가 자주 변하는 경향이 있습니다. 그 이유는 RNA 바이러스가 복제할 때 오류를 정정하는 기능이 부족하기 때문입니다. 그래서 RNA 바이러스는 시간이 지남에 따라 변이를 일으키기 쉽습니다.
코로나19 바이러스의 변이는 주로 스파이크 단백질의 유전자에 발생합니다. 스파이크 단백질은 바이러스가 인체 세포에 부착하고 침투하는데 필요한 열쇠 역할을 하기 때문에, 변이가 발생하면 바이러스의 감염력과 전파력에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 스파이크 단백질은 백신의 항원으로 사용되기 때문에, 변이가 발생하면 백신의 효과에도 영향을 줄 수 있습니다.
코로나19 바이러스의 변이는 여러 가지로 분류될 수 있습니다. 현재 가장 많은 관심을 받고 있는 변이는 다음과 같습니다.
알파 변이 (B.1.1.7)
2020년 9월 영국에서 처음 발견된 변이입니다. 스파이크 단백질에 17개의 변이가 있으며, 그 중 N501Y라는 변이가 감염력과 전파력을 높인 것으로 추정됩니다. 현재 170여 개국에서 발견되었습니다.
베타 변이 (B.1.351)
2020년 10월 남아프리카공화국에서 처음 발견된 변이입니다. 스파이크 단백질에 9개의 변이가 있으며, 그 중 E484K, K417N, N501Y라는 세 가지 변이가 항체에 대한 저항력을 높인 것으로 추정됩니다. 현재 120여 개국에서 발견되었습니다.
감마 변이 (P.1)
2020년 11월 브라질에서 처음 발견된 변이입니다. 스파이크 단백질에 17개의 변이가 있으며, 그 중 E484K, K417T, N501Y라는 세 가지 변이가 감염력과 전파력을 높인 것으로 추정됩니다. 현재 70여 개국에서 발견되었습니다.
슈퍼 백신의 가능성
코로나19 바이러스의 변이는 백신의 효과에 영향을 줄 수 있습니다. 백신은 특정 항원에 대한 항체를 만들 수 있도록 하는데, 만약 바이러스의 항원이 변하면 항체가 바이러스에 결합하지 못하거나 약해질 수 있습니다. 이를 백신 회피(vaccine escape)라고 합니다.
백신 회피는 백신의 효과를 완전히 상실시키지는 않습니다. 백신은 여러 가지 항체를 만들 수 있고, 바이러스의 변이도 완전히 새로운 것이 아니라 기존의 것과 유사하기 때문에, 백신은 여전히 바이러스에 대한 어느 정도의 보호력을 제공할 수 있습니다. 하지만 백신 회피는 감염 위험을 높이고, 코로나19의 재확산을 촉발할 수 있습니다.
그래서 코로나19의 모든 변이에도 효과적인 '슈퍼 백신’을 만들 수 있는지에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 슈퍼 백신은 코로나19 바이러스의 변이에 관계없이 항체가 결합할 수 있는 항원을 찾아서 백신으로 사용하는 것입니다. 이렇게 하면 스파이크 단백질의 변이가 발생해도 백신의 효과가 감소되지 않을 것입니다.
슈퍼 백신을 만들기 위해서는 코로나19 바이러스의 변이에 대응할 수 있는 항체를 찾아야 합니다. 이런 항체를 '브로드리 중화항체(broadly neutralizing antibody)'라고 합니다. 브로드리 중화항체는 바이러스의 변이와 상관없이 바이러스를 중화시킬 수 있는 강력한 항체입니다.
브로드리 중화항체는 코로나19 바이러스뿐만 아니라 다른 바이러스에 대해서도 연구되고 있습니다. 예를 들어, HIV나 인플루엔자 바이러스에 대해서도 브로드리 중화항체를 찾아서 슈퍼 백신을 만들려는 시도가 있습니다. 하지만 브로드리 중화항체를 찾는 것은 쉽지 않습니다. 바이러스는 브로드리 중화항체가 결합하기 어렵게 하는 방법을 가지고 있기 때문입니다.
최근 한국과 미국의 연구진들은 코로나19 바이러스의 모든 변이에 대응할 수 있는 브로드리 중화항체를 발견했다고 발표했습니다. 이 항체는 S2P라는 스파이크 단백질의 부위에 결합합니다. S2P는 스파이크 단백질의 아래쪽 부분으로, 바이러스가 인체 세포와 융합하는 과정에서 필요한 부위입니다. S2P는 스파이크 단백질의 위쪽 부분보다 변이가 적게 일어나기 때문에, 브로드리 중화항체가 결합하기 용이합니다.
연구진들은 이 항체가 알파, 베타, 감마, 델타 변이를 포함한 코로나19 바이러스의 모든 변이에 대해 강력한 중화력을 보였다고 밝혔습니다. 또한 이 항체를 쥐에게 투여하면 코로나19 바이러스에 대한 감염을 예방하거나 치료할 수 있었다고 합니다. 연구진들은 이 항체를 이용해서 슈퍼 백신을 개발할 수 있을 것이라고 기대했습니다.
결론
코로나19 바이러스는 시간이 지남에 따라 변이를 일으키면서 백신의 효과에 영향을 줄 수 있습니다. 그래서 코로나19의 모든 변이에도 효과적인 '슈퍼 백신’을 만들 수 있는지에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 슈퍼 백신은 코로나19 바이러스의 변이에 관계없이 항체가 결합할 수 있는 항원을 찾아서 백신으로 사용하는 것입니다. 최근 한국과 미국의 연구진들은 코로나19 바이러스의 모든 변이에 대응할 수 있는 브로드리 중화항체를 발견했다고 발표했습니다. 이 항체를 이용해서 슈퍼 백신을 개발할 수 있을 것이라고 기대했습니다.
코로나19는 아직도 전 세계에 큰 위협으로 남아있습니다. 코로나19 바이러스의 변이는 백신의 효과를 감소시킬 수 있기 때문에, 우리는 백신 접종 외에도 방역수칙을 철저히 지켜야 합니다. 또한 슈퍼 백신의 개발은 아직 초기 단계이기 때문에, 실제로 사용하기까지는 많은 시간과 과정이 필요합니다. 우리는 코로나19 바이러스와의 전쟁에서 승리하기 위해 과학자들의 연구와 노력에 감사하고 응원해야 합니다.
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