[이데일리 김승권 기자] 코로나19 엔데믹 상황에서도 국내 바이오텍들이 코로나19 백신과 치료제 개발을 지속하고 있다. 현재 mRNA(메신저 리보핵산) 기반 백신 임상을 지속하고 있는 국내 바이오기업은 유바이오로직스, 아이진 등이다.

이미 미국, 유럽 바이오기업들이 코로나19 백신 시장을 점령한 상황에서 이들이 연구를 지속하는 이유는 무엇일까. mRNA의 확장성 때문으로 풀이된다. 해당 백신 플랫폼을 기반으로 기존 플랫폼 기술로 개발이 쉽지 않은 호흡기세포융합바이러스(RSV), 결핵 등의 백신 분야에 대한 후속 감염병 연구개발이 가능하기 때문이다.

16일 제약바이오업계에 따르면 유바이오로직스는 자체 면역증강제 플랫폼 기술을 적용한 재조합단백질 백신인 ‘유코백-19’ 임상 3상 중간결과를 성공적으로 확보했다. 회사는 앞서 국내 1/2상 임상시험을 통해 유코백-19 안전성과 유효성을 확인했으며, 지난해 3분기부터 보건복지부 ‘코로나19 치료제?백신 신약개발사업단’ 지원으로 필리핀에서 임상 3상을 진행한 바 있다.

코로나19 백신, 유바이오로직스 3상-아이진 1/2a 상 진입

회사 측에 따르면 면역원성 결과에서 코로나19 감염을 예방하는 효과를 가진 중화항체 형성이 대조백신 대비 유코백-19에서 2배 이상 높은 것으로 확인됐다. 또 백신 접종 후 중화항체가가 4배 이상 증가한 혈청반응율 역시 유코백-19에서 높게 나타나 이번 임상 3상 면역원성 주평가 지표를 충족시켰다. 특히 65세 이상 고령자 중화항체가 및 혈청반응률도 대조백신 대비 상대적으로 우수한 것으로 나타났다.

아이진 또한 최근 mRNA 기반 코로나 백신 임상 1/2a상 연구에 진입했다. 아이진은 코로나19 mRNA 다가 백신 ‘이지-코브투’의 1/2a상 IND를 호주 임상시험윤리위원회(EC/IRB)에 제출했다고 지난 10일 공시했다. 이번 임상시험은 현재 시판 중인 코로나19 백신을 접종한 건강한 성인들에 EG-COVII를 3주 간격 2회 투여, 안전성과 내약성 및 면역원성에 관한 평가가 진행된다.

코로나19 상용화 mRNA 백신 플랫폼 전략 (자료=한국생명공학연구원 바이오나노연구센터, Fernando et al, 2020. N. Engl. J. Med)

아이진은 자사 코로나19 백신에 대한 안전성 입증에 성공한 바 있다. 코로나19 바이러스 관련 시판 백신을 한 번도 접종한 이력이 없는 국내 건강한 성인 총 45명을 15명씩 3개의 군으로 나눠 각 mRNA 용량 기준으로 저용량(50㎍), 중용량(100㎍), 고용량(200㎍)의 EG-COVID를 2회 투여 후 52주 시점까지 기초 접종으로서의 안전성 및 면역원성을 확인한 결과, 안전성에 이상반응이 없음을 증명했다.

제갈동욱 가톨릭대 서울성모병원 진단검사의학과 교수는 “mRNA 백신은 염기 교정 기술을 이용해 화학적으로 합성할 수 있어 세포배양 단계가 필요 없다”며 “이를 통해 백신 제작에 드는 시간과 비용을 크게 단축했고, 인체 세포의 유전자에 병합하지 않아 안전하다는 평가를 받고 있다”고 했다.

일본-중국, mRNA 개발 성공...한국은 언제?

일각에서는 이미 늦은 코로나19 백신 연구 지속하는데 대한 부정적 의견도 있다. SK바이오사이언스의 사례처럼 끊임없는 변이에 대응해야 하고 자칫 실패하면 시장성 확보가 어렵기 때문이다.

하지만 결국 mRNA 백신 연구는 필수적이라는 게 업계의 주장이다. mRNA 기반으로 다양한 확장 백신이 나올 수 있어서다. 코로나19 등과 같은 중증호흡기감염병의 경우 5년 주기로 발현된다는 점과 보건당국의 국산 mRNA 플랫폼 개발에 대한 의지가 있기 때문에 코로나19 백신이 아니더라도 mRNA 플랫폼 확보는 필요하다는 게 업계의 설명이다. 바이오 산업 후발주자로 막대한 투자를 하고 있는 일본과 중국은 mRNA 백신 개발에 성공했지만 한국은 아직 성공하지 못한 상황이다.

바이오업계 한 관계자는 “기존 플랫폼 기술로 개발이 쉽지 않은 호흡기세포융합바이러스(RSV), 결핵 등의 백신 분야에 대해 mRNA의 백신 플랫폼을 기반으로 후속 감염병에 대한 연구개발을 검토 중”이라고 설명했다.

70년대 mRNA 활용한 바이러스 퇴치 아이디어 낸 유럽, 90년대 mRNA 백신 연구한 미국

mRNA 기반 연구로 코로나19 백신 개발에 기여한 커털린 커리코 헝가리 세게드 대학 교수와 미국 펜실베이니아 대학 의대 드루 와이스먼 교수는 2023년 노벨 생리의학상을 받았다. mRNA에 대한 두 연구자의 꾸준한 연구 성과가 코로나19 백신 개발로 이어진 공로를 인정받은 것이다.

‘모더나’, ‘화이자’ 등 이번 개발된 mRNA 기반 코로나19 백신에는 ‘초고속 개발’이란 수식어가 붙는다. 개발에 착수한지 불과 11개월 만에 사용 승인까지 받았기 때문이다. 통상 백신 개발에 10년이 걸리는 것을 감안하면 역사상 전례 없는 빠른 속도다.

mRNA 기반 계절 독감 백신 개발 현황 (자료=한국생명공학연구원, Chaudhary N et al, 2021. Nature reviews. Drug discovery)

하지만 실상을 들여다보면 이런 빠른 성과의 근간에는 60년이 넘는 기초 개발 연구가 있었다. mRNA는 1961년 학계에 처음 등장했다. DNA의 단백질 생성 메커니즘을 연구하던 과학자들이 ‘단백질 핵심 설계도’ 역할을 하는 mRNA의 존재를 처음으로 규명했다. 그 후 1976년 헝가리의 카탈린 카리코로가 mRNA를 바이러스 퇴치에 활용하자는 아이디어를 냈다. 이 인물은 화이자-바이오엔테크 코로나19 백신 개발의 주역이다.

미국에서도 mRNA 치료법은 1990년대 초에 처음 발견됐고 2005년에 미국 펜실베이니아대학교 연구진들이 오늘날 백신기술의 기반이 되는 연구를 논문에 게재하며 세상에 알려졌다. 기초 연구가 꾸준히 진행됐다는 것이다.

반면 국내에서 백신에 mRNA를 사용한 사례는 거의 전무했다. 이는 30년 가량 미국에 뒤쳐진 기술력 차이를 극복해야하고 복잡한 기술 특허를 뚫어야 한다는 의미다.

RNA, 새로운 유전자 치료제 가능성 있어...“질병 치료 대전환 가능성”

mRNA 연구 개발은 일정 부분 더 큰 카테고리인 RNA와 연관이 있다. 개개인마다 다른, 고유의 유전 정보와 필요한 단백질 정보를 가지고 있는 DNA를 복사해 단백질을 만드는 기관에 전달하는 것이 RNA고 DNA의 설계도면을 공장에 전달하는 역할을 담당하는 것이 mRNA다. 세부적인 역할은 다르지만 연구 시 비슷한 원리를 터득할 수 있다.

RNA의 다양한 능력은 ‘생명현상의 조절자’라고 요약할 수 있다. 현재 DNA와 단백질이 담당하는 기능이 RNA에 여전히 남아 있다. 따라서 생명의 기원이 되는 지구 역사상 첫 유전물질이 DNA보다 RNA일 가능성이 높다고 추정하는 과학자들도 많다. 생명현상 유지에 필요한 유전과 효소 기능의 대부분을 DNA와 단백질에 넘기고 RNA는 조절 작용에 집중하고 있는 셈이다.

mRNA 백신의 역사 (자료=한국생명공학연구원, Elie Dolgin, 2021. Nature)

이런 기능의 중요성 때문에 RNA는 코로나19 뿐 아니라 다음 펜데믹, 그리고 나아가 새로운 유전자 치료제로 확장될 가능성이 있는 것으로 밝혀졌다. 실제 기초과학연구원에 따르면 최근 과학자들은 RNA의 새로운 성질과 기능을 찾아내면서, 기존 패러다임을 바꿀 강력한 치료제 후보가 될 것이라 기대한다. mRNA는 인공적인 합성과 설계가 비교적 용이하다. 불안정하다는 약점을 해결하면 약물이나 백신으로 개발하기 쉽다. 따라서 앞으로 더욱 다양한 약물과 백신 개발에 대한 후속연구들이 이어질 것으로 기대된다. 인류 최대의 난제인 암도 mRNA에서 치료의 희망을 찾을 수 있다는 것이다.

또한 진단 기술도 한 단계 끌어올릴 수 있다. 진단은 대부분 환자의 증상이나 조직 변화를 기반으로 이뤄진다. 병이 한참 진행된 이후 발견되는 경우가 많다. 만약 세포 수준에서 진단할 수 있다면 빠르게 병의 발생을 확인할 수 있다. 세포는 저마다 특이한 mRNA를 생성하는데, 어떤 mRNA가 얼마나 발생하는지 알 수 있다면 세포 상태를 확인할 수 있다. 미래에는 mRNA진단으로 암의 징후도 미리 포착할 수 있을 것으로 일부 과학자는 보고 있다.

기초과학연구원 한 관계자는 보고서를 통해 “RNA 연구는 생명의 복잡한 현상과 미세한 조절작용에 대한 이해를 가능케 할 것이며, 인류는 이 지식을 무기로 질병 치료의 대전환을 이룰 수 있을 것으로 본다”며 “전례 없는 속도로 mRNA백신이 개발된 것처럼, 유전자 치료의 패러다임 전환은 생각보다 빠르게 현실로 다가올 가능성이 있다”고 설명했다.