2020년 코로나19 팬데믹은 역사상 가장 빠른 백신 개발을 촉진했으면 그 중 최전선에는 mRNA(메신저 리보핵산) 백신이 있다.
이론상 mRNA 백신은 전통적인 백신과 달리 게놈에 통합되지 않아 삽입 돌연변이 유발에 대한 우려가 없고 무세포 방식으로 제조될 수 있어 신속하게 확장이 가능하고 효율적인 비용으로 생산이 가능하다. 예로 5리터 바이오리액터에서 단일 반응으로 mRNA 백신 백만 도즈 생산도 가능하다. 안전하고 생산하기 쉬운 mRNA 기반의 핵산 백신 개발은 지나 1960년대부터 30년이 넘도록 진행됐다.
코로나19 이후 화이자, 모더나 백신으로 널리 알려진 mRNA 백신이 감염병과 유전질환 등 여러 질환에 신속하게 대응할 수 있는 차세대 백신으로 기대되고 있다.
코로나19 mRNA백신은 기존 백신과 달리 직접 세포·바이러스 배양이 필요 없고 각 바이러스에 맞는 유전체 서열만 확보하면 된다. 이러한 제조의 편리성으로 갑작스럽게 나타나는 변이 바이러스에도 신속하게 대응할 수 있어 시간과 비용이 절감되는 장점이 있다.
지난 8월 미국 FDA가 화이자 백신을 첫 코로나19 백신으로 승인하면서 ‘바이러스 벡터’방식을 적용한 아스트라제네카 백신보다 우수한 예방효과와 백신 시장의 변화를 예고했다.
감염성 질환에 대한 백신은 현재 mRNA 치료제로서 가장 앞선 적용 분야다. 대부분의 mRNA 백신은 피부, 근육 또는 피하에 주사로 투여되며 여기서 면역 또는 비면역 세포에 의해 흡수 후 항원으로 번역되어 T세포 및 B세포에 제시된다.
2019년 말까지 하더라도 감염성 질환에 대한 15개 mRNA 백신 후보가 임상 시험에 들어갔고 3상 시험에 진입한 것은 없었다.
2020년 코로나19가 전 세계 유행하면서 2020년 12월 11일 화이자-바이오엔테크 백신 BNT162b2는 FDA의 긴급승인을 받았으며 인간에게 승인된 최초의 mRNA 약물이 됐다. 일주일 이후 모더나 백신 mRNA-1273도 미국에서 사용이 허가됐다.
2021년 6월까지 185개 코로나19 백신 후보가 전임상 개발 중이고 102개가 임상 시험에 진입했으며 임상시험 중인 백신 중 19개는 mRNA 백신이다. 한편, mRNA 백신은 SARS-CoV-2 예방을 넘어 다양한 감염성 질환에 적용되고 있다.
먼저 인플루엔자는 매년 전 세계적으로 약 29만~65만 명의 사망원인으로 꼽힌다. 그러나 인플루엔자 바이러스는 빠른 변이를 일으켜 백신의 haemagglutinin 항원 성분을 검토하고 수정해야 한다.
이에 In-vitro에서 전사된 합성 mRNA는 새 인플루엔자 균주가 출현하는 경우에도 신속한 백신 생산을 할 수 있을 것으로 기대된다. 지카 감염은 단일 혈청형에 의해 발생하며 이는 모든 균주의 항원에 대한 백신 접종이 모든 지카 균주로부터 보호할 수 있음을 시사한다.
막 및 외피 단백질은 prM-E에 대한 중화항체가 바이러스 융합을 방지할 수 있기 때문에 지카에 대한 mRNA 백신에 있어 일반적으로 선택되는 항원이다.
HIV는 2020년 한해에만 150만 명의 새로운 감염자와 68만 명의 사망자가 발생했으며 HIV 외피 단백질의 항원 다양성과 외피 단백질 에피토프를 숨기는 글리칸 보호막으로 인해 효과적인 백신이 개발되지 못하고 있는 상태다. 이에 양이온송 나노에멀젼, 폴리머 및 이온화 가능한 LPN 등을 포함한 다양한 전달체를 사용해 HIV 단백질을 인코딩하는 mRNA 백신을 전달하려는 노력을 하고 있다.
호흡기 세포융합 바이러스는 전 세계적으로 급성 하기도 감염의 주요 원인이나 아직 백신이 개발되지 못하고 있다.
현재 호흡기 세포융합 바이러스(RSV) 백신 후보는 바이러스 융합을 촉진하는 F단백질을 표적으로 하는데 중점을 두고 있으며 mRNA 백신은 코딩 서열을 조작해 안정화된 F 단백질 형태를 암호화하도록 설계될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이외에도 에볼라, 광견병, 말라리아 등에 대한 다양한 mRNA 백신의 개발이 진행되고 있다.
이에 우리나라도 신종 감염병 대응 및 국산 백신 개발을 위해 제약사, 바이오기업, 정부지관 등이 참여하는 mRNA 컨소시엄이 출범했다.
2021년 6월 한미약품과 에스티팜, GC녹십자 등 3개 기업을 중심으로 한국혁신의약품컨소시엄(이하 KIMCo)이 지원하는 ‘차세대 mRNA 백신 플랫폼 기술 컨소시엄’(이하 K-mRNA 컨소시엄)이 출범했다.
이번 컨소시엄은 mRNA 코로나19 백신의 플랫폼 기술을 확보하는 동시에 대량 생산 체계를 갖춰 백신 자급화와 글로벌 수출의 기반을 마련하기 위한 것이다.
한국제약바이오협회와 56개 제약바이오기업들의 공동 출자로 지난해 출범한 KIMCo는 동 컨소시엄 참여 기업들과 소통하고 사업 전반을 조율하면서, 정부와 국회 등 대내외 원활한 지원을 뒷받침하는 역할을 담당한다.
2023년까지 mRNA 플랫폼 기반 백신 대량 생산 체계를 확립, 10억 도즈 이상을 생산해 국내는 물론 해외 수출을 추진하고 기술력을 바탕으로 2025년까지 mRNA 백신 플랫폼 기반의 항암백신·차세대 혁신신약을 개발해 글로벌 경쟁력을 강화할 계획이다.
이를 위해 K-mRNA 컨소시엄에 참여하는 한미약품, 에스티팜, GC녹십자는 임상과 핵심원료, 대량생산설비 구축 등에 7,000억 원 이상 투자할 계획이다.
지난 9월에는 ‘K-mRNA 컨소시엄’에 동아ST와 이셀이 함께 하기로 했다. 또 백신안전기술지원센터와 한국바이오의약품협회를 중심으로 국내 바이오벤처 큐라티스, 아이진, 진원생명과학과 백신 생산업체인 보령바이오파마가 참여해 공공 인프라를 활용하고 바이오벤처 간 기술협력 등을 통한 mRNA 백신 개발 가속화를 위한 ‘mRNA 벤처 컨소시엄’이 결성됐다.
컨소시엄 내에서 백신센터는 백신의 최신 기술동향 정보를 제공하고, 제품화 컨설팅과 품질검사 시험법 개발 등을 지원한다.
제약업계 관계자는 “미국의 경우 차세대 백신 개발을 위해 화이자와 모더나 등 제약기업에 자금을 신속하게 지원했다”며 “백신 주권 확보를 위해 오프이노베이션 활성화와 자금 지원 등 투자해야 한다”고 강조했다.