코로나19 백신의 효능과 안전성에 관한 최근의 희망적인 소식은 2020년 한 해 동안 전 세계의 일상을 뒤흔든 팬데믹의 긴 터널 끝에 비치는 한 줄기 빛과 같습니다. 화이자/바이오엔테크와 모더나의 mRNA 백신 두 종류가 미국에서 긴급사용승인(EUA)을 받았고 영국과 캐나다에서도 승인되었으며, 그 뒤를 이어 많은 후보 백신이 개발되고 있습니다. 그러나 앞으로 몇 달 안에 여러 백신이 대중에게 보급될 것으로 예상됨에 따라, 많은 사람에게 이러한 희망은 수많은 질문을 동반하고 있습니다. 여기에서는 현재 코로나19 백신 후보와 관련하여 제가 자주 받는 과학적 질문들에 답하고, 추가 정보를 얻을 수 있는 주요 자료를 안내해 드리고자 합니다. 모두가 백신 접종에 대해 충분한 정보를 바탕으로 올바른 결정을 내릴 수 있도록, 이러한 과학적으로 검증된 정확한 정보원을 주변과 공유해 주시기를 권장합니다.
코로나19를 위해 개발 중인 주요 백신 유형에는 어떤 것이 있나요?
전 세계적으로 다양한 접종 방식을 기반으로 200개 이상의 코로나19 백신 후보가 개발되고 있습니다. 모든 백신은 인체에 질병을 일으키는 병원체와 구조적으로 유사한 약화된 병원체나 항원을 주입하여, 우리 몸의 면역 체계가 해당 병원체를 인식하고 실제 병원체와 마주했을 때 효과적으로 대응하도록 훈련하는 원리로 작동합니다. 다만, 백신 플랫폼마다 어떤 항원을 사용하고, 우리 몸의 면역 반응을 유도하기 위해 해당 항원을 어떻게 전달하는지에 차이가 있습니다.
mRNA 백신은 백신 연구 분야에서 비교적 새로운 기술입니다. 하지만 이 기술은 이미 지카 바이러스와 거대세포바이러스 백신 연구에서 큰 가능성을 보여주었습니다. 가장 먼저 널리 보급될 것으로 예상되는 화이자/바이오엔테크 백신(BNT162b2)과 모더나 백신(mRNA-1273) 후보 모두 이 방식을 사용하며, 현재 20개 이상의 추가적인 mRNA 코로나19 백신 후보가 다양한 개발 단계에 있습니다.
mRNA 백신은 면역 반응을 유도하는 항원을 직접 체내에 전달하는 대신, 우리 세포가 항원을 만드는 데 사용할 수 있는 유전 정보가 담긴 mRNA 조각을 전달합니다. mRNA는 온도 변화나 체내 효소에 의해 쉽게 분해되는 취약한 생체 분자입니다. 따라서 이러한 백신은 매우 낮은 온도에서 보관해야 합니다. 또한, 백신 제형 내의 mRNA는 안정성을 유지하고 인체 세포로의 전달을 돕기 위해 지질 나노입자로 포장되어 있습니다.
mRNA 백신에 대한 경험은 부족하지만, 바이러스 물질을 사용하는 기존 백신보다 일반적으로 더 안전하다고 간주됩니다. 병원체 유입이나 유전적 돌연변이 유발 위험을 최소화하기 때문입니다. 또한 mRNA 백신은 다른 유형의 백신보다 제조 속도가 빠르고 비용이 저렴하며 확장성이 뛰어나다는 장점이 있는데, 이는 현재 코로나19 상황의 시급성을 고려할 때 매우 중요합니다.
mRNA 백신에 대한 더 자세한 정보는 최근 블로그를 읽어보시고, 아래 영상을 통해 이 백신들이 세포 수준에서 어떻게 작용하는지 확인해 보시기 바랍니다.
비복제 바이러스 벡터 백신은 질병을 일으키지 않는 바이러스를 벡터(운반체)로 사용하여 질병 유발 바이러스의 항원 단백질을 발현하기 위한 유전 정보를 전달합니다. 이때 운반체 바이러스는 우리 몸 안에서 복제되지 않도록 유전적으로 변형되어 있습니다. 이 기술이 적용된 대표적인 사례로는 최근 유럽연합에서 긴급사용승인을 받은 에볼라 바이러스 백신이 있습니다. 아스트라제네카/옥스퍼드(AZD1222)와 얀센(Ad26COVS1)의 주요 후보를 포함하여 약 30개의 코로나19 백신 후보가 이 플랫폼을 기반으로 개발되고 있습니다. 이 방식은 높은 생산 능력, 저렴한 비용, 보관 및 운송 시 비교적 덜 엄격한 온도 조건 등 여러 장점을 제공합니다.
단백질 재조합 백신은 mRNA 백신이나 비복제 바이러스 벡터 백신과 차이가 있습니다. 세포 내에서 항원을 생성하도록 유전 정보를 전달하는 대신, 면역 반응을 유도하는 항원 단백질을 직접 체내에 주입하기 때문입니다. 인플루엔자용 플루블록(FluBlok) 백신이 현재 승인된 이 방식의 사례입니다. 현재 약 70개의 코로나19 백신 후보가 단백질 재조합 기술을 기반으로 개발 중이며, 10개 이상이 임상 시험 단계에 있습니다.
불활성화 바이러스 백신은 세포 배양을 통해 병원성 바이러스를 증식시킨 후, 이를 불활성화하여 체내에 주입하는 방식으로 생산됩니다. 가장 흔한 독감 백신들이 이 방식을 사용합니다. 현재 약 20개의 코로나19 백신 후보가 불활성화 바이러스 백신 방식으로 개발되고 있습니다. 바이러스 전체를 체내에 주입하기 때문에 다양한 항원 단백질에 대응할 수 있고, 실제 감염과 유사한 면역 반응을 유도하는 경우가 많습니다. 하지만 살아있는 바이러스를 다루기 위해 높은 생물안전 등급의 시설이 필요하므로 생산 능력에는 한계가 있습니다.
각 백신 유형에 대한 추가 비교와 작동 원리에 관한 더 많은 정보는 이 기사에서 확인하실 수 있습니다.
코로나19 백신은 어떻게 그렇게 빨리 개발되었나요?
전통적으로 백신이 설계, 개발, 전임상 시험, 임상 시험, 규제 검토를 거쳐 실험실에서 시장에 나오기까지는 보통 15년 이상이 걸렸습니다. 따라서 1년도 채 되지 않아 여러 고효율 코로나19 백신이 승인되었거나 승인을 앞두고 있다는 사실은 놀라운 일입니다. 이러한 기록적인 속도가 개발이나 시험 과정에서의 부주의를 의미하는 것은 아닙니다. 백신 개발 과정에서 생략된 단계나 낮아진 규제 기준은 없습니다. 대신 다음과 같은 방식으로 개발 과정이 가속화될 수 있었습니다. (1) 연구자들은 전례 없는 수준으로 협력하고 정보를 공유했습니다. 1월 초 중국 과학자들이 SARS-CoV-2 바이러스의 유전체 서열을 전 세계 연구 커뮤니티에 공개한 것이 그 시작이었습니다. (2) mRNA 백신은 새로운 기술로 간주되지만, 그 기초 아이디어는 1990년대에 등장했으며 2003년 사스(SARS) 발생 이후 지속되어 온 mRNA 백신 기술 연구가 코로나19 대응에 크게 활용되었습니다. (3) 코로나19 백신 개발은 미국 정부의 '초고속 작전(Operation Warp Speed)'과 같이 전 세계 정부로부터 재정적, 규제적 측면에서 적극적인 지원을 받았으며, 규제 절차를 최대한 신속하게 진행하고 유통을 사전 계획하는 데 우선순위를 두었습니다. (4) 팬데믹의 광범위한 확산과 높은 대중적 관심 덕분에 여러 대규모 임상 시험을 동시에 지원할 수 있는 충분한 참가자 풀이 확보되었습니다.
어떤 코로나19 백신이 곧 출시되며, 무엇이 가장 좋은 백신인가요?
전 세계적으로 50개 이상의 백신 후보가 현재 임상 시험 중이며, 170개 가까운 후보가 전임상 평가 단계에 있습니다. 30개국 이상이 코로나19 백신 개발에 힘쓰고 있으며, 최소 절반 이상의 국가가 하나 이상의 백신에 대해 임상 시험을 진행 중입니다(그림 1). 가장 먼저 대중에게 보급될 것으로 예상되는 백신은 최근 미국, 영국, 캐나다에서 유통 승인을 받은 화이자/바이오엔테크와 모더나의 mRNA 백신입니다. 중국과 러시아도 자체 개발한 백신 보급을 시작했으며, 임상 시험 완료 전 승인을 부여하는 방식을 택했습니다.
아래 표는 후기 임상 시험에서 예비 효능 데이터가 발표된 4가지 주요 백신의 핵심 특징을 요약한 것입니다. 초기 데이터에 따르면 mRNA 백신 두 종류 모두 아스트라제네카/옥스퍼드의 비복제 바이러스 벡터 백신 후보보다 높은 효능을 보입니다. 그러나 후자는 비용과 보관 조건 면에서 몇 가지 장점을 제공합니다. 얀센에서 개발 중인 또 다른 비복제 아데노바이러스 벡터 백신은 대규모 임상 시험 등록이 예상되며 1회 접종만으로 충분할 수 있으나, 아직 효능 데이터는 공개되지 않았습니다.
하지만 가장 먼저 출시된 백신이 모든 사람에게 최선의 장기적 해결책은 아닐 수 있다는 점을 유념해야 합니다. 앞서 언급한 선두 주자들 외에도 임상 시험을 거치고 있는 다른 유망한 백신 후보들이 많이 있습니다. 그중 일부는 다회 접종의 필요성, 극저온 보관 조건, 짧은 유통기한, 새로운 백신 플랫폼에 대한 낮은 대중적 신뢰 등 선두 후보들이 직면한 주요 물류적 과제를 해결할 대안을 제시할 수도 있습니다.
이러한 추가적인 후기 단계 후보 백신들은 승인될 경우, 물리적·임상적·공중보건 인프라가 제한적인 지역의 예방접종 프로그램을 지원하는 데 특히 중요할 것입니다. 예를 들어, 노바백스가 개발 중이며 현재 임상 3상 시험 중인 NVX-CoV2373은 기존 B형 간염 백신과 동일한 기술을 기반으로 한 단백질 재조합 백신입니다. 이 백신 후보는 mRNA 백신보다 부작용이 경미하고 더 강력한 면역 반응을 유도하며, 일반 냉장 온도에서 보관이 가능하여 해당 기술에 대한 친숙함 덕분에 대중의 신뢰를 얻을 수 있을 것으로 보입니다. 현재 임상 2상 시험 중인 아크투러스 테라퓨틱스의 ARCT-021 역시 또 다른 mRNA 백신 후보입니다. 이 백신은 자가 증폭 RNA를 세포 내로 직접 전달하여 훨씬 적은 용량으로 1회 접종만으로도 효과를 냅니다. 동결 건조 기술 덕분에 ARCT-021 또한 일반 냉장 온도에서 보관할 수 있습니다.
코로나19 백신이 안전하다는 것을 어떻게 알 수 있나요?
예방접종은 현대 문명의 가장 위대한 의학적 성과 중 하나로 꼽힙니다. 이는 과거 인류를 위협했던 수많은 치명적인 감염병으로부터 우리를 해방시켰습니다. 200여 년 전 에드워드 제너 박사가 우두 백신을 개발한 이래, 홍역, 볼거리, 풍진, 소아마비, A형 및 B형 간염, 인유두종 바이러스(HPV), 독감 등 치명적인 감염병을 예방하는 백신은 기본적인 의료 서비스의 일부가 되었습니다. 코로나19 백신의 개발 과정 역시 연구와 승인 절차에 집중하여 신속하게 진행되었을 뿐, 우리가 평소 아무런 걱정 없이 접종받는 기존 백신들의 개발 과정과 다르지 않습니다.
백신이 대중에 보급되기 전 거쳐야 하는 모든 개발, 평가 및 규제 과정은 안전성을 최우선으로 고려하여 설계되었습니다. 백신 임상 시험은 백신의 효능을 입증하고 드물게 나타날 수 있는 단기 및 장기 안전성 문제를 배제하기 위해 다양한 지원자들로 구성된 대규모 집단을 대상으로 진행되는 방대한 작업입니다. 기존의 수많은 백신 개발 데이터에 따르면, 대부분의 심각한 백신 반응과 부작용은 접종 후 6주 이내에 발생합니다. 이러한 이유로 FDA는 긴급사용승인(EUA)을 고려하기 전 최소 2개월간의 임상 3상 안전성 데이터를 요구하며, 장기적인 문제가 발생하지 않도록 수년간 참가자 데이터를 추적 관찰합니다.
주요 코로나19 백신의 임상 시험 규모는 과거 백신 임상 시험의 규모와 일치합니다. 화이자 임상 시험 데이터에 따르면 44,000명의 참가자 중 현재까지 170명의 코로나19 확진자가 발생했습니다. 이 중 162명은 위약군이었으며, 백신 접종군에서는 8명만이 확진되었습니다. 모더나의 30,000명 대상 임상 시험에서는 백신 접종군 중 5명만이 코로나19 확진 판정을 받은 반면, 위약군에서는 90명이 감염되었습니다. 대부분의 참가자가 부작용을 경험했으나, 이는 주로 피로감, 두통, 주사 부위 통증, 근육통 등 경미한 수준이었으며 많은 참가자가 2차 접종 후 증상이 더 뚜렷했다고 보고했습니다.
백신을 맞으면 코로나19로부터 얼마나 오랫동안 보호받을 수 있나요?
코로나19 감염 후 회복되었거나 백신 접종을 통해 얻은 면역력이 얼마나 지속되는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 연구진은 코로나19 환자의 혈액 내 항체 수치가 회복 후 몇 주 동안 빠르게 감소한다고 보고합니다. 그러나 재감염 시 신속한 면역 반응을 유도할 수 있는 기억 B세포와 T세포는 훨씬 더 오랫동안 유지되는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 세포들이 장기적인 면역력을 제공할 수 있다는 견해는 코로나19 회복 환자들이 최소 6개월 동안은 재감염될 가능성이 매우 낮다는 관찰 결과에 의해 뒷받침됩니다. 또한 과학자들은 코로나19 백신으로 유도된 면역력이 자연 감염보다 더 강력할 것으로 예상합니다. 이러한 믿음은 모더나 mRNA 백신 접종자를 대상으로 한 초기 항체 검사에서 회복 환자보다 높은 항체 생성 수치가 확인된 점과 인유두종 바이러스 및 파상풍 백신 등 널리 사용되는 백신들의 장기 데이터에 근거합니다. 또한 현재까지 관찰된 바로는 코로나바이러스가 독감 바이러스만큼 빠르게 변이하지 않기 때문에, 매년 새로운 백신을 설계해야 할 가능성은 매우 낮습니다.
하지만 대부분의 코로나19 백신 임상 시험은 백신의 안전성을 입증하고 질병 예방 효과를 확인하기 위해 설계되었다는 점을 이해해야 합니다. 임상 시험이 백신이 감염 자체를 완전히 차단한다는 것을 반드시 입증하는 것은 아닙니다. 따라서 내년에 추가 연구가 진행되기 전까지는 백신이 감염 후 증상이 나타나지 않는 사람들의 바이러스 전파까지 막을 수 있는지 여부는 아직 알 수 없습니다. 그러므로 인구의 상당수가 백신을 접종할 때까지는 마스크 착용과 사회적 거리두기가 계속 권장될 수 있습니다.
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