최근 코로나19 백신의 효능과 안전성에 대한 고무적인 소식은 2020년 내내 전 세계의 일상을 뒤흔든 팬데믹의 종식을 향한 한 줄기 희망을 보여주고 있습니다. 두 개의 mRNA 백신, 하나는 Pfizer/BioNTech에서, 다른 하나는 Moderna에서 제작한 백신이 방금 미국에서 긴급 사용 승인(EUA)을 받았으며, 영국과 캐나다에서도 승인을 받았습니다. 그리고 뒤를 따르는 많은 추가 후보 백신들이 있습니다. 하지만 앞으로 몇 달 안에 여러 백신이 일반에 사용 가능하게 될 것으로 예상됨에 따라, 많은 사람들은 이러한 희망과 함께 수많은 의문을 품게 됩니다. 여기에서는 현재 코로나 백신 후보에 대한 가장 일반적인 과학적 질문에 대한 답변과 추가 정보를 얻을 수 있는 주요 리소스를 소개합니다. 모든 사람들이 백신 접종에 대해 올바른 결정을 내릴 수 있도록 이와 같이 과학적으로 검증된 정확한 정보를 다른 사람들과 공유할 것을 권장합니다.
현재 개발 중인 코로나19 백신에는 어떤 주요 유형이 있나요?
전 세계적으로 다양한 백신 접종 접근법을 기반으로 200개 이상의 코로나19 백신 후보가 개발 중입니다. 모든 백신은 질병을 일으키는 병원체와 구조가 유사한 약하거나 질병을 일으키지 않는 병원체(또는 항원)를 인체에 투여하여 인체 면역 체계가 특정 병원체를 인식하고 실제 병원체를 만났을 때 효과적으로 대응할 수 있도록 훈련시키는 방식으로 작동합니다. 그러나 백신 플랫폼은 사용하는 항원과 우리 몸의 면역 반응을 시작하기 위해 항원을 도입하는 방식이 다릅니다.
mRNA 백신은 백신 연구 분야에서 비교적 새로운 분야입니다. 하지만 이 기술은 이미 지카 바이러스와 거대세포 바이러스 백신에 큰 가능성을 보여줬습니다. 최초로 널리 사용 가능할 것으로 예상되는 Pfizer/BioNTech 백신(BNT162b2)과 Moderna 백신(mRNA-1273) 후보는 모두 이러한 백신 접근 방식을 사용하며, 현재 20개 이상의 mRNA 기반 코로나19 백신 후보가 다양한 개발 단계에 있습니다.
면역을 유발하는 항원을 인체에 직접 전달하는 대신, mRNA 백신은 세포가 항원을 만드는 데 사용할 수 있는 유전자 코드가 포함된 mRNA 조각을 전달합니다. mRNA는 온도가 높아지거나 인체의 효소에 의해 쉽게 분해되는 깨지기 쉬운 생체 분자입니다. 따라서 이러한 백신은 매우 낮은 온도에서 보관해야 합니다. 또한 이러한 백신 제형의 mRNA는 지질 나노 입자에 포장되어 안정성을 보존하고 mRNA가 인간 세포에 쉽게 전달되도록 돕습니다.
mRNA 백신에 대한 경험은 제한적이지만, 일반적으로 병원체 유입이나 게놈 돌연변이 유발 위험을 최소화하기 때문에 바이러스 물질을 사용하는 기존 백신보다 안전한 것으로 간주됩니다. 또한 mRNA 백신의 제조는 다른 백신 유형보다 더 빠르고 저렴하며 확장성이 뛰어나 현재 코로나19 상황의 긴급성을 고려할 때 특히 중요합니다.
mRNA 백신에 대한 자세한 내용은 이 최근 블로그와 세포 수준에서 이러한 백신이 어떻게 작동하는지 보여주는 아래 동영상을 참조하세요.
비복제 바이러스 벡터 백신은 질병을 일으키지 않는 바이러스를 벡터로 사용하여 질병을 일으키는 바이러스의 항원 단백질을 발현하는 유전적 지침을 전달하지만, 이 운반 바이러스는 우리 몸에서 복제할 수 없도록 유전적으로 변형되어 있습니다. 이 백신 기술의 좋은 예로 최근 유럽연합에서 긴급 사용 허가를 받은 에볼라 바이러스 백신을 들 수 있습니다. 이 백신 플랫폼을 기반으로 개발 중인 코로나19 후보 백신은 약 30개이며, 여기에는 AstraZeneca/Oxford(AZD1222)와 Janssen(Ad26COVS1)의 주요 후보 백신이 포함됩니다. 이 백신 접근 방식은 높은 생산 능력, 저렴한 비용 및 저장 및 운송 중 덜 엄격한 온도 요건을 포함한 여러 가지 이점을 제공합니다.
단백질 소단위체 백신은 mRNA와 비복제 바이러스 백신과 달리, 면역 반응을 유발하는 항원 단백질을 직접 몸에 도입하는 반면, 우리 세포가 생체 내에서 이 항원을 만드는 데 사용하는 유전 정보를 도입하지 않습니다. FluBlok 인플루엔자 백신은 이러한 접근 방식을 사용하는 현재 라이센스된 백신의 한 예입니다. 현재 단백질 소단위체 백신 기술을 기반으로 개발 중인 코로나19 후보 백신은 약 70개이며, 이 중 10개 이상이 임상시험 중입니다.
불활성화 바이러스 백신은 병원성 바이러스를 세포 배양을 통해 배양하여 불활성화하여 체내에 주입하여 생산합니다. 대부분의 일반적인 인플루엔자 백신은 이 방식을 사용합니다. 현재 약 20개의 코로나19 후보 백신이 불활성화 바이러스 백신 접근법을 기반으로 개발되고 있습니다. 전체 바이러스가 체내에 도입되기 때문에 이 접근 방식은 광범위한 항원 단백질에 적용되며 면역 반응 측면에서 실제 감염을 모방하는 경우가 많습니다. 그러나 살아있는 바이러스의 취급을 지원하기 위해 높은 생물학적 안전 수준을 갖춘 시설이 필요하기 때문에 생산 능력은 제한되어 있습니다.
각 백신 유형에 대한 자세한 비교와 작용 방식에 대한 추가 정보는 이 기사에서 확인할 수 있습니다.
COVID-19 백신은 어떻게 그렇게 빠르게 개발되었습니까?
전통적으로 백신은 실험실에서 시장에 출시되기까지 설계, 개발, 비임상 테스트, 임상 시험 및 규제 검토를 포함하여 15년 이상 걸리는 경우가 많았습니다. 따라서 1년도 채 되지 않아 코로나19에 대한 매우 효과적인 백신이 여러 개 승인되었거나 승인에 임박했다는 사실은 놀랍습니다. 이 기록적인 속도는 개발이나 테스트에 대한 부지런함의 부족을 반영하지 않습니다. 이러한 백신 개발 과정에서 어떤 단계도 생략하거나 규제 기준을 낮추지 않았습니다. 대신 다음과 같은 방식으로 개발 과정을 가속화할 수 있었습니다. (1) 1월 초 중국 과학자들이 전 세계 연구 커뮤니티에 SARS-CoV-2 바이러스의 게놈 서열을 공개한 것을 시작으로 연구자들이 전례 없는 수준으로 협력하고 정보를 공유했습니다. (2) mRNA 백신은 새로운 기술로 간주되지만, 실제로는 1990년대에 기본 아이디어가 나왔고 2003년 사스 발생 이후 진행되어 온 mRNA 백신 기술에 대한 연구가 코로나19에 크게 활용되었습니다. (3) 코로나19 백신 개발은 전 세계 정부가 재정 및 규제 측면에서 적극적으로 지원하고 있으며, 미국의 '워프 스피드 작전'과 같은 노력을 통해 백신을 최대한 신속하게 규제 절차를 통과하고 배포를 위한 사전 계획을 수립하는 데 우선순위를 두고 있습니다. (4) 팬데믹의 광범위한 특성과 높은 대중의 관심으로 인해 다수의 후기 임상시험을 동시에 지원할 수 있는 적절한 참가자 풀을 확보할 수 있었습니다.
어떤 코로나19 백신이 곧 출시될 예정이며, 어떤 백신이 가장 좋은가요?
전반적으로 현재 전 세계적으로 50개 이상의 백신 후보 물질이 임상 연구 단계에 있으며, 170개에 가까운 후보 물질이 전임상 평가 단계에 있습니다. 30개 이상의 국가가 코로나19 백신 개발을 위해 노력하고 있으며, 절반 이상이 하나 또는 여러 개의 백신을 임상 시험 중입니다(그림 1). 최초로 공개적으로 사용 가능할 것으로 예상되는 백신은 최근 미국, 영국 및 캐나다에서 유통 승인을 받은 Pfizer/BioNTech 및 Moderna의 mRNA 백신입니다. 중국과 러시아도 자체 개발한 백신을 배포하기 시작했으며 임상시험 완료에 앞서 허가를 승인하기로 결정했습니다.
아래 표는 후기 임상시험의 예비 효능 데이터가 공개된 4가지 주요 백신의 주요 특징을 요약한 것입니다. mRNA 백신은 모두 AstraZeneca/Oxford의 비복제 바이러스 벡터 백신 후보보다 초기 데이터를 기반으로 더 높은 효능을 보여줍니다. 하지만 후자는 비용과 저장 요건 면에서 몇 가지 장점을 제공합니다. Janssen이 개발한 또 다른 비복제 아데노바이러스 벡터 백신은 대규모 임상시험 등록이 예상되며 한 번의 접종만으로 충분할 수 있으나, 효능 데이터는 아직 사용 가능하지 않습니다.
그러나 가장 먼저 시장에 출시하는 것이 반드시 모든 사람에게 장기적으로 가장 좋은 솔루션은 아니라는 점을 명심하세요. 위의 선두 주자 외에도, 여전히 임상 시험 단계에 있는 많은 다른 유망한 백신 후보가 있습니다. 이러한 후보 중 일부는 다중 접종 필요성, 극한의 보관 온도 요구 사항, 짧은 유통기한, 새로운 백신 플랫폼에 대한 대중의 낮은 신뢰도 등 주요 후보가 직면한 주요 물류 문제를 극복할 수 있는 대안을 제시할 수 있습니다.
이러한 추가적인 후기 단계 후보 백신들은 승인을 받는다면, 특히 물리적, 임상적 및 공중 보건 인프라가 더 제한적인 지역에서 백신 접종 프로그램을 지원하는 데 중요할 것입니다. 예를 들어, Novavax에서 개발한 NVX-CoV2373은 현재 3상 임상 시험 중인 단백질 소단위체 백신으로, 기존의 B형 간염 백신과 동일한 백신 기술을 기반으로 합니다. 이 백신 후보물질은 부작용이 경미하고, mRNA 백신보다 더 강력한 면역 반응을 유발하며, 일반 냉장 온도에서 보관할 수 있고, 기술에 익숙해 대중에게 안전성에 대한 신뢰를 제공할 수 있을 것으로 보입니다. 또 다른 예로, 현재 임상 2상 연구 중인 Arcturus Therapeutics의 ARCT-021도 또 다른 mRNA 백신 후보입니다. 이 기술은 자가 증폭 RNA 페이로드를 세포에 직접 전달하며, 훨씬 낮은 용량으로 단 한 번의 주사만 필요합니다. 동결 건조 덕분에 ARCT-021은 일반 냉장 온도에서도 보관할 수 있습니다.
코로나 백신이 안전한지 어떻게 알 수 있나요?
예방 접종은 현대 문명의 가장 위대한 의학적 성과 중 하나로 간주됩니다. 과거 인구를 몰살시켰던 수많은 치명적인 전염병으로부터 우리를 해방시켜 주었습니다. 200여 년 전 Edward Jenner 박사의 선구적인 우두 백신 개발 이후 홍역, 볼거리, 풍진, 소아마비, A형 및 B형 간염, 인유두종 바이러스(HPV), 인플루엔자 등 치명적인 전염병에 대한 백신은 기본 의료 서비스의 일부가 되었습니다. 코로나19 백신의 개발 과정은 대부분의 사람들이 걱정 없이 접종하는 백신의 개발 과정과 다르지 않지만, 신속한 연구와 승인에 초점을 맞췄다는 점이 다릅니다.
백신이 대중에게 배포되기 전에 거쳐야 하는 전체 개발, 평가 및 규제 프로세스는 안전을 최우선으로 고려하여 신중하게 설계되었습니다. 백신 임상시험은 백신의 효능을 확인하고 드물게 발생하는 장단기적 안전성 문제를 배제하기 위해 다양한 지원자를 대상으로 대규모로 진행되는 대규모 프로젝트입니다. 이전의 풍부한 백신 개발 데이터에 따르면 대부분의 심각한 백신 반응과 부작용은 백신 접종 후 6주 이내에 발생합니다. 이러한 이유로 FDA는 3상 임상시험에서 최소 2개월 이상의 안전성 데이터를 확보한 후에야 EUA 승인을 고려할 것을 요구하지만, 장기적인 문제가 발생하지 않도록 참여자 데이터를 수년 동안 추적합니다.
주요 코로나19 백신의 임상시험 대상자 규모는 과거 백신 임상시험의 대상자 규모와 일치했습니다. Pfizer 임상시험 데이터에 따르면 44,000명의 참가자 중 현재까지 170건의 코로나19 사례가 확인됐대요. 이러한 사례 중 162건은 위약 투여군에서 나왔고, 백신 접종군에서는 단 8건만 나왔습니다. Moderna의 30,000명을 대상으로 한 임상 시험 데이터에 따르면 백신을 접종한 그룹 중 확진된 코로나19 사례가 발생한 사람은 단 5명에 불과했으며, 위약을 투여받은 그룹에서는 90명이 질병에 걸렸습니다. 대부분의 시험 참가자가 약간의 부작용을 경험했지만 대부분 경미했으며 피로, 두통, 주사 부위 통증, 근육통 등이 있었으며 많은 참가자가 두 번째 접종 후 더 심각해졌다고 답했습니다.
백신 접종 후 코로나19 감염 보호 효과는 얼마나 지속되나요?
코로나19에 감염되었거나 백신 접종을 통해 면역력을 얻은 사람들의 전체 면역 범위는 아직 완전히 알려지지 않았습니다. 연구자들은 코로나19 환자의 혈중 항체 수치가 회복 후 몇 주 동안 빠르게 떨어진다고 보고합니다. 그러나 재감염 가능성에 대한 신속한 면역 반응이 가능한 기억 B 세포와 T 세포는 훨씬 더 오랜 기간 지속되는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 세포가 더 오래 지속되는 면역력을 제공할 수 있다는 생각은 회복된 코로나19 환자가 최소 6개월 동안 다시 질병에 걸릴 가능성이 매우 낮다는 관찰 결과를 통해 뒷받침됩니다. 또한 과학자들은 코로나19 백신으로 인한 면역력이 자연 바이러스 감염으로 인한 면역력보다 더 강할 수 있다고 예상하고 있습니다. 이러한 믿음은 Moderna의 mRNA 백신을 접종한 사람들의 초기 항체 검사에서 회복된 코로나19 환자에서 관찰된 것보다 높은 항체 생성을 보인 것과 인유두종 바이러스 및 파상풍 백신을 포함하여 널리 사용되는 많은 백신에 대한 장기 데이터에 의해 뒷받침됩니다. 또한 현재까지 관찰된 바에 따르면 이 코로나 바이러스는 인플루엔자 바이러스만큼 빠르게 변이하지 않기 때문에 연구자들이 매년 코로나19 백신을 다시 설계해야 할 가능성은 거의 없습니다.
그러나 대부분의 코로나19 백신 임상시험은 각 백신의 안전성을 입증하고 질병 예방 효과를 입증하기 위해 설계되었다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 백신이 감염을 완전히 예방한다고 단정할 수는 없습니다. 따라서 내년에 추가 테스트가 실시될 때까지는 이 백신이 감염되지 않더라도 바이러스 전파를 예방할 수 있는지 여부는 아직 알 수 없습니다. 따라서 인구의 상당수가 백신을 접종할 때까지 마스크 착용과 사회적 거리두기를 계속 권장할 수 있습니다.
과학적 인사이트, 오픈 액세스 데이터 세트, 특별 보고서 등 코로나19 백신 및 치료제에 대한 자세한 정보는 CAS 코로나19 리소스에서 확인하세요.