2021.07.16 (금) 맑음.
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다시 공부 시작. 코로나-19 백신 정리
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코로나-19 백신 예방접종 50대 예약관련 잡음이 들립니다. 서버 응답이 지연되다 결국 다운되는 현상도 발생하고...
그런데, 도대체 내가 맞게 되는 예방백신은 어떤 종류며 어떤 원리로 예방된다는 건지 혹여 궁금하지 않나요? 예전에는 그냥 전문가들이 추천하고 국가가 무료로 접종하는 것이니 의심할 필요도, 그에 관한 학습도 필요가 없었습니다.
그렇지만, 코로나-19 바이러스에 이르러서는 이런 저런 이야기들이 참으로 많기도 합니다. 아무튼, 바이러스가 뭐고 RNA가 뭐고, 벡터가 뭐고, 사백신이 무엇이며 생백신은 또 뭐야? 거기에 더해 단백질(유전자)재조합백신이라는 정말 생경한 말들이 범람하고 있습니다. 이렇듯 다양한 백신이 출현하고 있기는 하지만, 내 생리적 특성이라든지 내 신체적 특징에 맞춰 백신을 선택해야 함에도 불구하고 정부가 무료로 접종해 준다는 이유로 내게는 선택의 자유마저 없습니다.
그렇다고 하더라도 도대체 뭐가 뭔지 감이라도 잡아야 하지 않을까요?
코로나-19 바이러스 예방 백신은 지금까지 미국을 필두로 하여 중국, 러시아 등 국가에서 개발하여 긴급사용승인이나 사용승인을 받아 세계각국에서 접종이 실시되고 있습니다. 그 외에도 인도, 일본, 한국 등에서도 개발작업이 진행되고 있죠.
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인간의 몸은 약 60조개의 세포로 이루어져 있다고 합니다. 물론 각 세포마다 핵산이 존재하며 이 핵산은 DNA(DeoxyriboNucleic Acid)와 RNA(RiboNucleic Acid)를 포함합니다. 세포를 핵심 기능적으로 나눠보면 크게 핵산과 미토콘드리아, 리보좀, 세포질로 나눌 수 있습니다. 물론 더 세분할 수 있습니다만 여기서는 바이러스와의 비교 및 바이러스 백신의 원리를 설명하기 위해 그와 비교될 수 있는 핵심 기능으로만 분류한 것입니다.
세포의 핵심적 역할은 무엇일까요? 세포분열로 표현되는 일종의 증식기능과 함께, 핵산으로부터 정보를 얻어 리보좀에서 필요한 단백질을 생성하는 일입니다. 미토콘드리아는 에너지를 생성하는 역할을 하죠. 단백질은 신체를 구성하는 각종의 기관은 물론 신체 조직을 생성하는데 꼭 필요한 기본 단위가 됩니다. 물론 이러한 단백질은 아미노산의 조합에 의해 리보좀에서 만들어집니다.
아미노산의 조합과 관련된 정보는 핵산의 DNA에 기록되어 있으며, 전사라는 과정을 거쳐 mRNA(메신저RNA)에 실려 핵막을 뚫고 나와 세포질을 거쳐 리보좀으로 전달됩니다.
바이러스는 어떨까요? 세포와 비교하여 미토콘드리아나 리보좀, 세포질과 같은 세포소기관이 없는, 단지 핵산만 존재하는 어설픈 세포라고 할 수 있을까요? 핵산도 대부분의 바이러스는 DNA가 아닌 RNA형태를 갖습니다.
이 상태의 바이러스는 그냥 공기중에 떠 다니는 먼지와 같다고나 할까요? 스스로 먹이활동도, 증식활동도 할 수 없습니다. 따라서 바이러스는 증식하기 위해 자신 보다는 조금 더 진화한 세포가 필요합니다. 세포내의 세포질로 자신의 RNA를 주입할 수 있다면, 마치 세포의 핵산으로 부터 세포질로 단백질 생성정보를 전달하는 mRNA처럼 세포를 속일 수 있다면 그 바이러스 RNA가 mRNA가 되어 리보좀으로 전달될 수 있다면, 리보좀으로부터 만들어진 단백질은 바로 바이러스가 될 것입니다.
그러나 세포는 세포내로 아무 물질이나 함부로 들여 보내지 않습니다. 허용된 물질만 세포내로 이동이 가능합니다. 이를 위해 수용체(Receptor)라는 일종의 화학적 문지기를 두게 됩니다. 바이러스는 이 문지기를 문제없이 통과할 수 있어야만 자신의 RNA를 세포질로 보내 증식 가능한 상태가 되는 것이죠.
코로나 바이러스의 감염력이 위험한 것은 바로 그 외피에 존재하는 스파이크 단백질 때문입니다. 세포의 수용체가 자물쇠라고 한다면 바이러스의 스파이크 단백질(왕관 모양의 뽀족한 부분)은 일종의 열쇠라고 할 수 있습니다. 열쇠의 종류가 많으면 많을수록 자물쇠를 열 가능성이 높아지는 것이죠.
만일에 말입니다. 코로나 바이러스를 잡아서 바이러스의 RNA를 제거하고 단지 외피 단백질만을 세포와 결합시킨다고 가정하면 어떤 일이 벌어질까요? 세포와 바이러스의 스파이크 단백질이 결합되어 자물쇠가 풀린 상태가 되지만 바이러스는 이미 그 자신을 복제할 수 있는 RNA가 제거되어 버렸기 때문에 세포 내부로 자신의 RNA를 들여 보낼 수 없게 됩니다. 따라서 감염은 일어나지 않게 되지만, 우리 몸의 면역시스템은 가동되기 시작하고 결국은 바이러스를 퇴치할 항체를 만들어 내게 됨과 동시에 재 감염을 방지하기 위해 그 특성을 기억하게 됩니다.
바이러스 예방백신은 바로 이러한 원리를 이용합니다. 몇 가지 유형을 통해 백신을 만들지만 원리는 위와 같습니다.
mRNA 방식, DNA방식, 바이러스 벡터 방식, 생백신, 사백신, 유전자(단백질)재조합 방식 등 백신을 만드는 방법에 따른 유형입니다.바이러스 벡터(Viral Vector)방식은 아데노 바이러스라는 일종의 독감 바이러스를 전달체(Vector)로 이용하는 방식입니다. 이 때, 아데노 바이러스의 RNA는 제거하고 대신 코로나-19 바이러스의 증식부분을 제거한 RNA를 집어넣어 세포에 주입하는 방식입니다. 세포는 리보좀을 통해 코로나-19 바이러스의 외피 스파이크 단백질을 생성하고, 이에 따라 우리의 면역시스템이 항체를 만들어내는 원리입니다.
생백신은 증식기능을 약화시킨 코로나-19 바이러스 자체를 직접 주입하는 방식이지만 아직까지는 이런 방식으로 코로나-19 백신을 제조하는 곳은 없습니다. 사백신은 증식기능을 완전히 제거한 단지 바이러스의 외피단백질만을 주입하는 방식입니다. 마찬가지로 면역시스템이 가동되어 항체를 형성합니다.
mRNA 방식은 코로나-19 바이러스의 RNA를 모방하여 합성한 RNA를 세포안으로 주입하는 방식입니다. 결과적으로 증식기능이 없는 mRNA형태로 리보좀으로 전달되어 코로나-19 바이러스의 외피 스파이크 단백질을 생성, 면역시스템을 가동시키고 항체를 형성하게 됩니다.
DNA방식은 mRNA 방식과 비슷하지만 세포질로 주입하는 것이 아니라 핵산으로 주입합니다. 따라서 전사과정을 거쳐 mRNA를 통해 리보좀으로 전달이 되고 마찬가지로 코로나-19 스파이크 단백질을 생성, 면역시스템 가동, 항체를 형성하게 됩니다.
유전자(단백질)재조합(protein subunit) 방식은 아단위단백질백신 또는 합성항원백신, 특이항원백신이라고도 불립니다. 인위적으로 코로나-19 바이러스의 스파이크 단백질을 합성하여 주입하는 방식입니다. 면역시스템의 가동과 함께 항체가 생성됩니다.
아래 그림은 미국 질병통제예방센터의 홈페이지를 기준으로 인터넷 검색을 통해 현재 긴급사용승인이나 또는 사용승인된 코로나-19 백신들을 정리한 그림입니다. 전문적인 내용보다는 대체적인 흐름을 상식적으로 정리한 것이니 개념파악 정도로 이용이 되었으면 좋겠습니다.
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