지금까지 개발된 백신 중 가장 빠르게 완성된 것은 1960년대에 개발된 유행성 이하선염에 대한 백신으로 개발 기간은 '4년'이었습니다. 따라서 신종 코로나 바이러스(SARS-CoV-2) 백신이 완성되려면 다소의 시간이 걸릴 것으로 생각됩니다만, 2020년 11월에 미국의 제약 회사 화이자와 생명공학기업 BioNTech SE가 개발한 신형 코로나 바이러스 백신 BNT162b2이 단계 III에서 "90% 이상의 예방 효과가 있다"는 결과를 내고, 같은 해 12월 14일에는 미국 식품의약국(FDA)에서 첫 사용 허가를 취득하기에 이르렀습니다. 기존의 백신 개발에 비해 훨씬 짧은 '1년 미만'이라는 기간에서 완성까지 도달한 신형 코로나 바이러스 백신에 대하여 왜 그렇게 개발이 빠르게 진행될 수 있었는지, 학술지 Nature가 정리하였습니다.
The lightning-fast quest for COVID vaccines - and what it means for other diseases
https://www.nature.com/articles/d41586-020-03626-1
하버드 의과 대학의 바이러스학 및 백신 연구센터(CVVR)에서 소장을 맡고 있는 Dan Barouch 씨는 신종 코로나 바이러스 감염(COVID-19)의 백신 개발 경험이 "미래를 크게 바꾸게 될 것"이라고 했습니다. Dan Barouch 씨는 "COVID-19 백신의 개발 경위는 세계적인 비상사태에서 연구에 충분한 자원을 확보할 경우 백신 개발을 얼마나 빠르게 진행할 수 있는지 보여준다"라고 말했습니다. 또한, 백신 개발에 있어서 새로운 기법인 'mRNA를 사용하는 방법'등이 COVID-19 백신의 개발에서 검증되었으므로(이러한 새로운 수법이)" 안전성 저하 없이 개발 프로세스를 크게 가속시킬 수 있는 것으로 나타났다."라고 말하고 있습니다.
다음은 COVID-19 백신 개발에 걸린 기간을 다른 백신과 비교한 그래프입니다. COVID-19 백신은 1년 미만으로 개발되고 있습니다만, 다른 백신은 상당히 긴 기간에 걸쳐 개발되고 있다는 것을 알 수 있습니다.
Nature는 COVID-19 백신의 개발이 빠르게 진행된 이유는 새로운 개발 기법을 도입한 것 외에도 또 있다며, "기업이 여러 시험을 동시에 실시하는 것을 가능하게 하는 막대한 자금 지원을 받고 있으며, 동시에 규제 당국이 평소보다 빠르게 인가를 위한 움직임을 취한 것으로, 세계 COVID-19 백신을 신속하게 개발하는 데 성공했다"라고 적고 있습니다. 그리고 이러한 노력이 COVID-19 백신 이외의 백신 개발에도 도입되면 향후, 보다 신속하게 모든 백신을 개발할 수 있게 될 가능성도 있다고 지적했습니다.
그러나 동시에 "백신 개발이 보장된 것은 아니다"라고 Nature 지는 적고 있습니다. COVID-19 백신처럼 빠른 백신 개발에는 거액의 자금이 필요하지만 COVID-19 백신 개발 예산과 같은 막대한 자금을 확보하려면 "신종 코로나 바이러스처럼 사회 및 정치적 긴급성이 필요하다"라고 Nature는 주장합니다. 또한, SARS-CoV-2와 같이 비교적 천천히 변화시키고 많은 과학자에 의해 연구된 바이러스이기 때문에 "빠른 백신 개발이 가능해졌다"라고 적고 있습니다.
원래, COVID-19 백신의 개발에 관한 연구는 2020년 1월만 해도 전혀 없었습니다. 그러나 중증 급성 호흡기 증후군(SARS)과 중동 호흡기 증후군(MERS) 등 다른 코로나 바이러스에 의한 감염도 있었기 때문에, 코로나 바이러스 백신 개발은 COVID-19의 등장 이전부터 이루어지고 있었으며, 이것이 COVID-19 백신 개발에도 한 몫하고 있습니다.
또한 DNA와 RNA의 길이에 기초한 핵산 백신의 개발에 20년 이상 종사해 왔다는 예일대 의대의 면역 학자인 이와사키 아키코 씨는 "BNT162 b2"같은 mRNA 백신은 지난 10 ~ 15년 분의 DNA 및 RNA 백신 기초연구의 혜택을 받고 있다고 지적했습니다. 이와사키 씨는 DNA · RNA 백신 관련 기술이 성숙한 시기에 신형 코로나 바이러스의 대유행이 일어났다고 지적했으며, "만약 5년 전이었다면 RNA 백신 관련 기술은 성숙되지 않았고, COVID-19 백신의 개발은 준비되지 않았을 것"이라고 말했습니다.
이외에도 미국 국립 알레르기 · 감염증 연구소(NIAID)의 연구자들은 MERS와 SARS에 관한 연구에서 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질이 숙주 세포와 결합하기 전에 안정화시키는 최선의 방법은 'RNA 배열을 조정하는 것'이라고 합니다. NIAID에서 백신 연구에 종사하는 바니 그레이엄 씨는 스파이크 단백질이 숙주 세포와 결합하기 전에 안정화시킬 수 있다면, "더 나은 백신의 항원이 될 수 있습니다"라고 했습니다. 실제로 NIAID는 COVID-19 백신을 개발하는 Moderna와 협력하여 백신 개발을 하고 있으며, NIAID 연구 결과에 의해 2자에 의한 백신 개발은 순조로운 출발을 했다고 합니다. 또한, 딘 씨는 "사람들이(SARS-CoV-2 이외의) 코로나 바이러스에 세심한 주의를 기울이고 있었기 때문에 COVID-19 백신의 개발 프로세스가 정말 빨라졌다"며, 선행 연구가 COVID-19 백신 개발에 매우 도움이 되었다고 말했습니다.
SARS-CoV-2는 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)와 헤르페스 바이러스, 인플루엔자 바이러스 등의 바이러스와는 달리 비교적 변이가 늦어, 인간의 면역체계를 무효화하는 효과도 없습니다. 이와는 대조적으로, 헤르페스 바이러스는 회피 능력이 높고, 항체의 결합을 사전에 차단하기 위해 효과적인 약제를 찾아내는 것은 매우 어려운 일입니다. 또한 인플루엔자 바이러스는 급속도로 변이 하기 때문에 계절마다 다른 백신이 필요합니다. 이러한 특성이 SARS-CoV-2에는 없었던 점도 백신 개발의 가속화에 기여하고 있는 것이 분명합니다.
또한 백신 개발에 큰 병목을 초래하는 것이 '자금'인데, COVID-19 백신 개발의 경우 거액의 자금이 제공되었기 때문에 개발은 매우 원활하게 진행되었습니다. 제약 회사 · GSK의 백신 부문 수석 과학자를 역임한 Rino Rappuoli 씨는 공공 기관과 민간 자선단체에서 백신 개발을 위한 막대한 자금을 제공하여, 임상 시험에서 여러 단계를 동시에 진행할 수 있었으며, 이는 백신 개발을 가속화시킬 수 있다고 설명하고 있습니다.
Rappuoli 씨는 "아프리카 사회를 괴멸시킨 에볼라에는 이러한 대규모의 원조가 발생하지 않았습니다. 따라서 에볼라 백신 개발에는 상당한 시간이 걸렸습니다. 한편, COVID-19는 세계의 모든 국가에 경제 위기를 촉발시켰기 때문에 많은 재정 지원을 받을 수 있었습니다. 즉, 말라리아 등의 기존의 감염을 위한 백신 개발은 그만큼 신속하게 이루어지지 않을 것임을 시사하고 있다"라고 지적하고 있습니다.
또한 베일러 의과 대학의 바이러스 학자인 Peter Hotez 씨는 "판데믹을 막고 싶다는 생각뿐 아니라 정부기관의 풍부한 자금지원이 제약 회사의 백신 개발 동기를 부여했을 가능성이 있습니다"라고 말했습니다. 또한, COVID-19가 유행하기 이전에 에볼라와 지카 바이러스, SARS 등의 감염 확대로 인해 감염 위기에 대응하기 위한 인프라가 구축되어 있다는 점도 중요하다고 Hotez 씨는 지적하며, "2002년 SARS가 COVID-19처럼 유행했다면 백신 개발 기술은 현재만큼 발전하지 않았고, 감염에 대응하기 위한 인프라도 없었기 때문에 COVID-19 독감보다 훨씬 어려운 것이 되었을 가능성이 큽니다"라고 말하고 있습니다.
특히 감염증 대책의 인프라로서 중요한 역할을 한 것이 감염 유행 대책 혁신 연합(CEPI)입니다. CEPI는 2017년에 발족한 단체로, 그 목적은 "MERS나 에볼라, 지카 바이러스 등 유행 가능성이 있는 감염에 대한 백신을 신속하고 저렴하게 개발하는 데 필요한 기술 인프라를 구축하는 것"입니다. CEPI는 Moderna와 옥스퍼드 대학의 연구에 자금을 제공하고 있으며, COVID-19 백신의 개발에 크게 기여했다고 말할 수 있습니다.
CEPI | New Vaccines For A Safer World
CEPI is an alliance to finance and coordinate the development of new vaccines to prevent and contain infectious disease epidemics.
cepi.net
또한 인간에게 감염될 수 있는 바이러스는 여럿 존재하지만, SARS-CoV-2와 같이 여러 요인이 겹쳐서 신속한 개발이 가능한 경우는 드뭅니다. 따라서 미래의 위기에 대비하여 '바이러스에 대해 더 깊이 알 필요가 있다"라고 그레이엄은 주장하고 있으며, 기초 과학의 견고한 플랫폼을 구축해 두는 것으로, 미래의 감염 대책과 백신 개발에 큰 도움이 된다고 Nature 지는 적고 있습니다.
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