끝이 보이지 않는 팬데믹에 전 세계가 지쳐가던 지난달 미국과 영국에서 터져나온 코로나19 백신 개발 소식은 경탄을 자아냈다. 화이자, 모더나가 미 식품의약국(FDA)에 백신 긴급사용 허가를 신청, 이달 중 접종이 시작될 참이고 아스트라제네카도 3상 임상 결과를 발표했다. 보건복지부 백신실용화기술개발사업단장 성백린 연세대 교수를 만나 1년도 안 돼 백신이 성공한 비결은 무엇이고 우리는 언제 백신 접종이 가능할지 궁금증을 풀어보았다.
-보통 백신 개발에 10년이 걸리는데 코로나 백신이 어떻게 이렇게 빨리 나올 수 있었을까.
“전쟁상황에서는 모든 것이 가능해진다. 의료 혁신이 가장 두드러진 것이 1, 2차 세계대전 때였다. 유례 없는 전세계 위급 상황은 전혀 상용화되지 않은 신기술을 테스트할 기회가 된다. 10~15년이 소요되는 기존 패러다임으로는 바이러스가 사라지고 난 뒤에야 백신이 나올 것이다. 연구자들이 바이러스 확산 속도보다 생산 속도가 빠른 것으로 타깃을 잡았다. 그렇게 해서 메신저 알앤에이(mRNA) 백신과 벡터형 백신이 리더십을 발휘하게 됐다.”
-화이자, 모더나의 백신이 세계 최초의 mRNA 백신이다. mRNA 백신이 가장 먼저 나온 이유가 있나.
“기존 백신은 항원을 몸 속에 주입해 항체를 형성한다. 바이러스를 직접 배양해서 불활성화시키거나 항원만 추출해서 사용했다. 그러다 보니 배양, 정제에 시간이 걸리고, 어떤 경우는 배양돼도 수율이 너무 낮다. 신종 바이러스일수록 배양 최적화에 시간이 오래 걸린다. 이 과정이 시간을 오래 잡아먹어 속도를 맞출 수 없다. 그래서 항원을 바이러스에서 추출하는 게 아니라 유전공학적 방법으로 제조하는 방식을 택한 것이 mRNA 백신이다. 유전정보를 주입해서 접종 맞은 사람의 세포 안에서 항원을 만들도록 하는 것이다. mRNA 백신은 제조 공정이 2주밖에 안 걸린다. 항원을 제조하는 또 다른 방법으로 단백질로 된 항원을 직접 합성하는 기술도 있는데, 이는 훨씬 까다롭고 제조에 최소 6개월이 걸린다.”
-mRNA는 세포 안까지 들어가기가 어려워 항체를 형성하는 효율이 떨어진다고 여겨지지 않았나? 화이자, 모더나 백신은 95%, 94%의 예방효과를 보인다.
“그렇다. 이론은 좋지만 생화학적으로 mRNA가 매우 불안정하다는 게 문제였다. 이를 보완한 기술이 리피드 나노파티클(Lipid nanoparticle), 즉 지질(脂質)로 mRNA를 감싼 것이다. mRNA가 물과 접촉해 불안정해지는 것을 막기 위해서다. 유통, 보관에서 안정적이고, 몸 속에서 세포 침투 효율도 높아진다. 세포막이 지질로 돼 있기 때문에 지질끼리 상호작용해 통과가 잘 된다. 이것이 성공의 비결이다. 그래도 영하 70도, 20도로 보관해야 한다는 한계가 있는데 더 좋은 차세대 기술은 아예 물을 배제한 상태로 만드는 것이다. 즉 분말형이다. 이 연구도 하고 있다.”
-아스트라제네카의 백신은 용량에 따라 예방효과가 62%, 90%로 차이가 커서 의문이 제기된다.
“이 백신은 호흡기질환을 일으키는 아데노바이러스를 벡터(매개체)로 사용했다. 90% 효과가 나온 것은 2회 접종 중 첫 회에 절반 용량을 준 그룹이었고, 62%는 제 용량을 준 그룹이었다. 용량계산에서 실수를 한 실험설계상 오류였는데 결과적으로 소용량 그룹에서 예상치 않은 더 좋은 결과가 나왔다. 가끔 실수로 예상치 않은 결과가 나온 것이 연구를 크게 진전시키는 사례가 있는데 아스트라제네카가 운이 좋은 것 같다. 항원 물질의 양이 일정 수준을 넘어서면 오히려 면역학적 관용이라는 기작이 발동해 면역반응이 저해되는 경우가 있는데, 고용량 백신이 이를 유발한 게 아닌가 의심된다. 더 연구가 필요할 것이다.”
-백신을 접종한 뒤 면역력이 얼마나 유지되는지는 검증이 되었나. 확진자가 6개월도 안 돼 재감염됐다는 보고가 있는데 6개월마다 추가 접종이 필요한가.
“이를 확인할 시간은 없었다. 가능하면 1년 이상 면역력이 유지되면 좋겠다는 생각이나 아직 모른다. 재감염 사례를 보면 6개월마다 접종해야 한다는 생각이 들 수 있지만 모든 사람이 그런 것은 아니다. 유전자, 환경에 따라 감염이나 백신에 대한 반응에 차이가 있다. 개발자에게 더 큰 질문은 백신 효능을 평가하는 지표를 아직 모른다는 점이다. 보통은 백신을 맞은 뒤 항체가(항체의 양)가 얼마나 높아졌느냐, 특히 바이러스의 세포 침투를 막는 중화항체가가 얼마나 높아졌느냐를 효능 지표로 삼는다. 그런데 코로나 백신에 대해선 중화항체가와 효능 사이 상관관계가 전세계적으로 나온 게 없다. 데이터가 쌓여야 한다.”
-전 세계가 백신 확보 전쟁인데, 어떤 점을 고려해야 할까.
“일단 안전성과 효능이 가장 중요한 대전제다. 그 다음은 논쟁이 될 텐데 우선 가격이 중요할 것이다. 가격이 10배면 5,000만명 맞힐 것을 500만명밖에 못 맞힌다. 유통 조건도 중요하다. 병원들이 영하 70도에서 보관·접종할 수 있는지 따져야 한다. 더 중요한 건 공급 시기다. 생산 방식이 달라 어떤 백신은 2개월, 어떤 것은 4개월이 걸릴 수 있다. 우리가 얼마나 긴급하냐에 따라 선호도가 달라진다. 또 하나는 계약 조건인데 이게 까다롭다. 지금 백신 공급 회사들이 100% 예외 없이 면책조항을 요구한다. 사고 났을 때 책임지지 않겠다는 것이다. 정부가 책임져야 해 부담이 클 것이다. 백신 확보가 늦다는 비판이 있는데 덜컥 1,000억, 2,000억원 썼다가 효과가 없거나 안전성 문제로 접종을 중단하게 되면 엄청난 비판에 직면할 테니 고민이 적지 않을 것이다.”
-지금까지 나온 백신 중에선 뭐가 좋은가. 물량 확보에 어려움은 없을까.
“2개 이상의 다른 방식의 백신을 수입해서 위험을 분산하자는 게 전문가 권고다. mRNA 백신 한 종, 벡터형 백신 한 종은 포함돼야 한다고 생각한다. 위험을 분산하면서, 가장 임상에 앞서 있는 선두주자 백신을 어느 정도는 확보해야 한다는 생각이다. 다른 나라가 입도선매해 우리가 낙동강 오리알이 되어서는 안 된다. 또 한 종을 추가한다면 아마도 합성 항원 백신이 될 것이다.
아스트라제네카 백신은 우리나라 SK바이오사이언스와 위탁생산 계약을 했으니 아무래도 좋은 조건으로 공급받을 경로가 열렸다고 볼 수 있다. 또한 노바백스의 합성 항원 백신도 SK바이오사이언스와 공동개발 계약이 돼 있다. 단순히 위탁생산을 넘어 공동 개발하고 생산까지 한다. 훨씬 더 좋은 조건으로 공급받을 수 있다. 다만 합성 항원 백신은 개발 속도가 늦다. 지금 미국에서 임상 2상이 진행 중이다.”
-이제는 백신을 확보해야 하는 것 아닌가. 정부도 곧 계약이 체결될 것이라고는 하는데 아직 발표가 없다.
“곧 결정될 것이다. 아스트라제네카 백신은 이미 7월에 복지부, SK바이오사이언스, 아스트라제네카가 의향서(LOI)를 확보했다. 또한 정부가 9월과 10월에 각각 비밀유지계약(CDA)을 맺고 협상 중인 백신들이 있다. 협상 내용이 새나가면 계약이 깨질 수 있기 때문에 공개하지 못할 뿐이다. 정부 아닌 기업 중에서도 해외 백신을 수입하기 위해 비밀유지 계약을 맺고 협상 중인 곳이 있다. 민감한 계약이라 보안을 유지하며 신중하게 진행하고 있다. 해외 백신 업체들로부터 직접 수입하는 것 외에 세계보건기구(WHO)가 주도하는 코백스를 통해 확보할 백신 물량도 있다. 우리 정부가 이미 10월에 코백스에 850억원을 지불했다. 어떤 백신인지 결정되지 않았지만 어떻게든 가져온다.”
-백신이 수입되면 접종 시기와 우선 접종해야 할 대상은.
“의사 대상 설문조사를 한 결과 집단시설 생활 노인이 최우선 순위로 꼽혔다. 요양시설의 코로나 확산이 가장 위험하기 때문이다. 그 다음이 고위험 의료기관 종사자다. 이어 1차 대응요원(방역요원 등), 65세 이상 노인, 성인 중 만성질환자 순이다. 우선 접종 권장 대상 중 빠진 것이 18세 미만이다. 개발 중인 모든 백신이 성인만 대상으로 임상을 해 18세 미만 청소년에 적용할 수가 없다. 면역체계가 발달하지 않아 효능이 다를 수 있고 특히 안전성 이슈가 부각될 수 있다. 긴급상황에서 추가 임상 없이 아동·청소년에 접종할지 여부는 임상의들의 전문적 검토를 거쳐야 할 것이다. 구체적 접종 시기는 계약이 체결되면 알게 될 것이다.”
-백신 이후의 세상은 어떻게 되나. 코로나가 종식될까, 계속 같이 살아야 하나.
“우선 백신을 접종하면 마스크를 벗어도 되느냐? 그건 아니다. 백신의 90% 예방효과가 그대로 재현되리란 보장이 없다. 임상 결과는 최대 효과를 얻을 수 있는 통제된 환경에서 나온 것이고 현실은 다를 수 있다. 완전히 종식될 때까지 백신과 일상적 방역수칙이 병행돼야 한다. 내년 말까지는 계속될 것이다. 덧붙여 당부하자면 국민들이 균형 잡힌 시각을 가지면 좋겠다. 코로나를 정치적 도구로 만들어서도 안 되고 패닉으로 갈 필요도 없다. 결핵처럼 1년에 2,000명이 사망하는 질병도 있다. 시각을 넓히기를 바란다.
코로나가 독감처럼 상시화될지는 아무도 모른다. 독감과 코로나 두 바이러스가 겨뤄 하나가 왕 노릇을 하고 다른 하나를 몰아내는 상황이 될 수도 있고, 둘 다 상시화될 가능성도 배제할 수 없다. 소위 트윈데믹이 되면, 이를 대비해 독감 백신과 코로나 백신을 혼합사용할 가능성이 있다. 독감은 100년간 사람을 감염시키며 변종이 많아 3가 또는 4가 백신을 쓴다. 코로나도 몇 년 지나 변종이 나오거나 메르스 바이러스 변종이 생기거나 하면 2가 백신이 될 수 있다. 이를 모두 혼합한 백신이 나올 수 있겠다. 낙관적인 시나리오는 범용 백신이다. 지난 10년간 여러 독감 변종을 한번에 예방하는 범용 백신이 개발돼 왔는데 범용 코로나 백신도 이야기가 나올 것이다. 트윈데믹 범용 백신이 앞으로 10년간 화두가 될 것으로 본다.”
-우리나라는 어떤 백신을 개발하고 있나. mRNA 백신 개발은 왜 못했나.
“제넥신이 가장 먼저 6월에 식품의약품안전처의 허가를 받아 임상 1상에 진입했다. DNA 백신으로는 국내 첫 임상 허가다. 그 이유가 있다. 제넥신이라는 이름이 진+백신을 뜻하는데, 20년 전에 DNA 백신 개발을 목적으로 설립된 회사다. 당시 기준에선 너무 앞서갔다. mRNA 백신도 세포 침투가 힘들다고 했는데, DNA 백신은 그게 훨씬 어렵다. DNA는 세포막을 뚫고 들어가 세포핵까지 들어가야 한다. 그러니 백신 효과가 mRNA 백신보다 떨어진다. 개발 시간도 오래 걸린다. 이런 약점이 있어 제넥신이 DNA 백신 개발을 못 했다. 회사가 망해야 했겠지만 10년 전 치료용 단백질 회사로 변신해 코스닥 상장까지 했다. 그러나 제넥신이 꿈을 버리지 않고 있었기에 코로나가 닥치자 제일 먼저 치고 나갈 수 있었다. 20년 간 DNA 백신 개발의 근육을 키워왔기에 가능했다. 선제적으로 기술을 축적해야 하는 이유가 여기서 나온다.
SK바이오사이언스는 며칠 전 합성 항원 백신으로 식약처 허가를 받았다. 노바백스와 공동 개발 아닌 SK 독자 개발 백신이다. 합성 항원 백신도, 코로나 팬데믹에선 속도가 느리지만, 일반적으로 백신 개발에 아주 좋은 방식이다.
해외에서 좋은 백신을 수입하는데 구태여 후발주자로 백신을 개발할 필요 있느냐고 질문할 수 있다. 해야 된다. 외국보다 6개월, 1년 뒤진 셈인데, 코로나가 상시화해 추가 접종이 필요하면 그 때 우리나라 백신을 쓸 수 있다. 두 번째 이유는 백신 개발의 근육을 키워야 한다는 점이다. 다른 팬데믹이 또 올 때 화이자, 모더나처럼 뛰쳐나갈 수 있으려면 근육이 필요하다. mRNA 백신도 국내에서 2,3년간 연구한 그룹이 있었으나 기술을 축적할 시간이 충분치 않았다.”
-백신 개발 과정 중 임상시험에 많은 시간과 비용이 소요된다. 대형 제약사가 없는 우리나라는 애초에 한계가 있는데.
“코로나 백신에 관한 한 대부분 정부의 정책자금이 사용된다. 코로나가 지금은 난리지만 상시화될지, 사라질지 모르는데 회사가 막대한 자금을 투입해 백신을 개발했다가 만약 시장이 사라지면 망한다. 정부가 백신을 개발하고 비축하는 데에 전액을 내야 한다. 미국이 그렇게 하고 있다. 한국은 지난 추경예산으로 연구비를 지원하고 있다. 3상 임상 비용에 대해선 정부가 아직 발표가 없지만 개발되면 전량 구매하겠다고 했다. 그렇지 않으면 누가 개발하겠나. 정부가 비축한 백신을 폐기처분하게 될 수도 있다. 이에 대해 수천억 국고를 낭비했다고 비판하면 안 된다. 이건 보험 드는 것과 같은 것이다. 1년에 자동차보험 100만원 낸 게 아까워 차 사고 나기를 바라는 사람 있나. 사고 안 나고 100만원 버리는 게 가장 좋은 시나리오다. 해외에서 하듯이 우리 정부도 국가 안전과 관련한 예산은 보험 산정 기준에 따라 편성하고 집행해야 한다. 아직도 경제성 평가가 잣대 역할을 한다. 적어도 감염 질환에 대한 국고 사용은 그렇게 해선 안 된다.”
-팬데믹이 이번 한 번이 아닐 것이다. 장기적으로는 백신 개발 역량을 어떻게 키워야 할까.
“아스트라제네카가 선두 주자로 치고 나온 이유가 있다. 기술 개발을 맡은 영국 옥스퍼드대 제너연구소가 있어서다. 백신의 아버지 에드워드 제너가 있었던 덕분이다. 200년 전 천연두 백신을 개발한 역사가 있고 그간 축적된 기술이 있기에 세계에서 가장 빠르게 코로나 백신 임상에 진입했다. 우리나라는 30년 전 이호왕 교수가 유행성 출혈열 백신을 세계 최초로 개발한 예가 있다. 한국의 백신 개발 역사는 30년이다. 그럼 어떻게 해야 하나. 영국의 200년 역사를 20년으로 압축해 따라잡자는 것이다. 우리는 빨리빨리 문화, 압축성장에 익숙한 나라여서 핸드폰 시장 선점에는 주효했지만 백신 개발처럼 기술 축적이 오래 걸리는 일을 등한히 했다. 신속성에 지속성을 더해 20년을 투자해 보자는 게 내 지론이다.
백신실용화기술개발사업단도 원래는 백신 개발의 근육을 키울 장기 정책을 포함하지 않았었다. 하지만 미래의 팬데믹에 대비해 신속 생산이 가능한 백신을 연구해야 한다. 가령 mRNA 백신, 벡터형 백신, 지금이라도 시작할 수 있다. 사업단의 2차 사업에 일부 들어갔는데 앞으로 더 크게 자라야 한다. 정부가 추가로 투자할 준비가 돼 있어야 한다. 앞으로 2년 코로나에만 포커스를 맞춰선 안 된다. 3년 전 세계보건기구(WHO)가 향후 10~20년간 팬데믹을 일으킬 수 있는 변이 가능한 바이러스 10종을 발표했었다. 사스도 포함됐었다. 사스가 2002년 유행했는데 그 변종인 코로나19가 18년만에 왔다. 또 다른 팬데믹이 오면 그때 또 난리를 피울 건가. 어리석은 짓이다. 지금부터 준비해야 한다.”
●mRNA 백신= 단백질을 만드는 유전정보(mRNA)를 이용한 백신. 바이러스나 바이러스가 가진 항원 단백질을 주입하는 전통적 백신과 달리, 항원 단백질을 만드는 mRNA를 주입해 우리 몸 속에서 항원을 만들어 항체 형성을 유도한다.
●합성 항원 백신= 바이러스에서 항원을 추출하지 않고 유전공학기술로 항원 단백질을 합성해 만든 백신.
●벡터형 백신= 다른 바이러스를 매개체(벡터)로 삼아 여기에 항원을 주입한 백신.