[헬스코리아뉴스 / 이충만] 코로나19 대유행 이후 mRNA 백신은 공중보건 위기 속에서 신속한 대응이 가능다하는 측면에서 높게 평가되고 있다. 하지만, 별도의 약물 전달 시스템의 필요 및 운송·관리의 어려움이 접근성을 제한하는 한계로 꼽히는 가운데, 바이러스 유사입자(VLP) 백신이 mRNA 백신의 단점을 보완해줄 수 있는 대안으로 떠오르고 있다.

백신은 항원으로 인식되는 분자가 인체 내부로 삽입되어 체내에서 능동 면역을 유도하고 면역 체계를 활성화시키는 약물로, 1790년대 천연두를 시작으로 최초의 백신이 개발된 이래 다양한 종류의 백신이 개발되고 있다.

백신은 제조 방법에 따라 그 종류가 나뉜다. 가장 전통적인 백신은 병원체인 바이러스를 불활화하거나 약독화 시킨 것이다. 이들 백신 중 일부는 면역원성 효능이 높아 바이러스를 사멸시키는 사례까지 관찰됐다. 하지만, 약한 불활화로 인해 돌파 감염이 발생하거나 불활화가 너무 강해 항체 생성에 영향을 주는 등의 일정 확률로 부작용을 동반하기도 한다.

전통적인 백신의 대안으로 지목된 차세대 백신은 ▲유전 공학 백신(DNA 혹은 mRNA 백신) ▲바이러스 유사입자 백신이 있다. 이중 유전 공학 백신은 이전까지 인류가 정복하기 어려웠던 질병의 면역도 생성할 수 있도록 하여 백신 제조법 중 가장 최신으로 꼽힌다. 미국 화이자(Pfizer)와 모더나(Moderna)의 코로나19 백신이 대표적인 mNRA 백신이다.

그러나 업계에서는 유전 공학 백신이 모든 상황에서 사용될 수 있는 ‘만능 백신’이 아니라는 분석이 지배적이다. DNA 백신은 우리 몸에 다른 유전자 형질을 주입하는 만큼, 안전성에 대한 문제가 있다. mRNA 백신의 경우, 핵산 분해 효소에 의해 쉽게 분해되어 유통 과정에 애로사항이 많은 편이다. 실제로, 유통 과정에서 화이자의 백신 ‘코미타니’(Comirnaty)는 -70℃, 모더나의 백신 ‘스파이크백스’(Spikevax)는 -20℃를 유지해야 한다. 

바이러스 유사입자(VLP)는 유전자 재조합 기술을 이용해 바이러스와 동일한 외형을 가지도록 만들어진 입자를 뜻한다. 바이러스와 형태는 유사하지만, 감염을 일으키는 유전 물질을 가지고 있지는 않는다. VLP 백신은 보통 DNA 백신과 묶여서 단백질 재조합 백신으로도 분류된다.

VLP는 바이러스 구조 단백질들의 결합을 통하여 실제 바이러스와 유사한 형태로 조립이 되지만 조립 과정에서 바이러스의 유전체가 VLP 내부로 포함되지 않는다. 이로 인해 생물학적인 위해 가능성이 전혀 없는 반면, VLP는 바이러스의 면역 유도 기작과 동일하게 생체 내에서 작용하기 때문에 면역 유도 효과를 기대할 수 있다.

아울러 전통적인 백신 제조는 바이러스 유출을 방지하기 위하여 세균 차폐 시설을 필수적으로 갖추어야 한다. 이에 비해 VLP 제조 공정의 경우, 가장 까다로운 불활화 공정이 없기 때문에 생산 기간과 비용이 줄어들고, 도심 건물 내 소규모로도 설치될 수 있으며, 설비 건설에도 기간이 짧게 투입될 수 있는 장점이 있다.

현재 상용화된 대표적인 VLP 백신은 ▲미국 머크(Merck, MSD)의 B형 간염 백신 ‘리콤비백스’(Recombivax)와 자궁경부암 백신 ‘가다실’(Gardasil) ▲영국 GSK의 B형 간염 백신 ‘엔제릭스-B’(Engerix-B)와 자궁경부암 백신 ‘서바릭스’(Cervarix)가 있다. 이밖에도 인플루엔자 A 바이러스, 치쿤군야 바이러스, 노로 바이러스 등에 대한 VLP 백신에 대한 임상 연구가 실시되고 있다.

하지만 VLP 백신에도 기술적 과제가 남아 있는데, 바로 외피형 바이러스에 대응할 수 있는 VLP 백신을 개발하기 까다롭다는 것이다.

바이러스는 외피 보유 여부에 따라 외피형(enveloped)과 비외피형(non-enveloped)으로 나뉜다. 외피란 바이러스 입자를 둘러싸고 있는 이중막으로, 외피형 바이러스는 세포에 침투하고 방출시 세포의 지질막에서 외피를 얻는다. 외피형 바이러스가 더 크고, 복잡한 정보를 갖고 있다. VLP 백신 또한 바이러스와 마찬가지로 외피형과 비외피형으로 구분된다.

VLP는 일반적으로 기존 백신보다 안정적인 다중결합 구조로 구성되어 있지만, 바이러스 유전체가 전무하기 때문에 분리정제공정(DSP) 중에 불안정해지는 특징을 가지고 있다. 특히, 숙주 유래 외피를 갖는 외피형 VLP의 경우, 비외피형 보다 외부 환경에 더 민감하다. 이에 따라 제조 공정에서 입자 구조의 안정성이 파괴될 수 있으며, 종국에는 백신의 면역원성 감소로 이어질 수 있다.

이와 더불어 외피형 VLP 백신은 숙주 세포의 세포막을 터뜨려 외피를 획득하는 것은 백신 제조 과정의 핵심 단계이지만, 일반적으로 단백질의 분비 발현은 굉장히 까다롭다. 이 때문에 사전에 설계된대로 외피형 VLP 백신 개발이 진행되지 않을 경우, 세포 용해 또는 기타 추출 단계가 필요할 수 있으며 이러한 단계는 생산 단가를 높인다.

마지막으로, 외피형 VLP 백신은 제조 과정 중 세포 잔해, 숙주 세포 단백질, DNA 및 지질과 같은 숙주 세포 불순물이 유입되는데, 이를 순도 높게 공정하지 않을 경우, 백신의 면역원성에 영향을 끼친다.

업계 전문가들은 “VLP 백신은 안전성, 유연성 등의 장점을 바탕으로 전통적인 백신의 대안으로 개발되었지만, 아직까지 널리 상용화 되기에는 기술적 문제에 직면해 있는 상태”라고 전했다.

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