저도 알아본 걸 정리할 겸 적어봅니다. 저는 바이오쪽은 진짜 아무것도 모르고요 (고등학교 이후에 바이오나 화학 수업을 들어본 적 없습니다). 1차 소스 (논문)가 아닌 누군가가 설명해 준 자료를 토대로 작성한 거라 factually incorrect한게 있다면 알려주세요.

 

아 이 글의 온도는 전부 celsius입니다. 화씨 온도 따위 개나주라고 하세요. 미국 온지 10년이 넘었는데 아직도 머리에 안 와닫습니다. 

Reference:

CDC vaccine: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/vaccines/index.html

Nytimes vaccine status tracker: https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html

클리앙 고약상자님 글 모음: https://www.clien.net/service/search/board/lecture?sk=id&sv=dopa

화이저 백신 소스코드 분석: https://www.milemoa.com/bbs/board/8194126

각 백신의 장점과 단점: https://theconversation.com/from-adenoviruses-to-rna-the-pros-and-cons-of-different-covid-vaccine-technologies-145454

문외한이 이해한 백신의 목적: 

바이러스 껍데기에는 바이러스마다 다른 교유의 "스파이크 단백질" 이라는게 있습니다. 바이러스에 대한 면역이 생긴다는 건 몸이 이 스파이크 단백질이 달려있는 바이러스를 무력화 시키는 방법 (이 스파이크 단백질에 결합하는 항체를 만들던지 스파이크 단백질을 백혈구가 인지해서 제거할 수 있게 된다던지)을 배웠다는 뜻입니다. 백신의 목적은 실제로 COVID-19을 일으키지 않고 안전하게 면역을 생기게 하는 것입니다. 

백신 효율이란:

백신 효과측정은 위약효과인지 실제 백신의 효과인지를 알아보기 위한 실험을 하는 것입니다. 실험 대상자를 둘로 나눕니다. 진짜 백신을 맞을 사람. 가짜 백신을 맞을 사람. 접종 후 시간을 두고 실험 대상자 중에 코로나 걸린 사람이 몇명 파악해서 "가짜 백신 맞은 사람 중 코로나 걸린 사람의 비율과 진짜 백신의 맞은 사람 중 코로나 걸린 사람의 비율"을 비교해 보는 겁니다. 차이가 하나도 없다면 효율은 0퍼센트. 진짜 백신 맞은 사람 중 코로나 걸린 사람이 한명도 없을 경우 효율은 100퍼센트입니다. 

현재 테스트 중인 백신의 종류:

1. mRNA 백신 (e.g., 화이자, 모더나): https://www.nytimes.com/interactive/2020/health/pfizer-biontech-covid-19-vaccine.html

mRNA는 일종의 프로그램입니다. 이게 세포에 주입되면 세포의 Ribosome이라는 애가 RNA의 염기서열에 따라 단백질을 만듭니다. mRNA백신은 스파이크 단백질을 만들어서 세포밖으로 배출하라는 매우 효율적인 프로그램을 기름막에 씌워서 주입하는 겁니다. 우리몸의 세포가 스파이크 단백질만 만들기 시작하면 그걸 토대로 면역 시스템이 동작하여 면역이 생기기를 기대하는 것입니다. 

 

장점: mRNA는 바이러스가 아니므로 COVID-19을 일으키지 않습니다. 그저 유전물질이므로 바이러스 DNA분석이 되면 생산이 빠릅니다. 특히 mRNA는 매우 빠르게 분해되기 때문에 우리 세포 DNA로 편입될 가능성도 없고 상대적으로 안전하다고 "알려져 있습니다". 

단점: 지금까지 mRNA 백신이 이렇게 큰 규모로 사용된 적이 없는 걸로 알고 있습니다. 물론 아예 완전히 처음 개발됬다는 뜻은 아닙니다. mRNA 기술자체는 30년전부터 연구되어왔던 것으로 알고 있습니다. 다만 장기적인 부작용이라던지 기존 실험실 환경에서와는 달리 어떤 예상하지 못한 일이 벌어질 수 있을 지는 지켜봐야 한다고 보는 시각이 있습니다. 

단점2: 화이저나 모더나의 경우 mRNA의 불안정성으로 인해 유통기한이 짧고 -70도, -20도 등 매우 낮은 온도에서 운송되고 보관되어야 한다는 점입니다. 이는 콜드체인 유지가 어려운 나라에서는 쓰기 어렵다고 볼 수도 있습니다. 독일에서 Trial Phase 3 에 들어간 CureVac 백신의 경우 3개월간 냉장보관이 가능하다니 기대해 보도록 하겠습니다. 

2. Adenovirus 백신 (e.g., 아스트로제네카, 얀센/Johnson and Johnson) 

Adenovirus라는 미약한 감기 증상을 일으키는 바이러스 안에 스파이크 단백질을 만드는 dna 부분을 집어넣어서 우리 몸에 주입하는 방식입니다. 바이러스는 일반적인 감염과 같이 세포를 감염시킬 수는 있지만 증식은 하지 못하게 변형된 바이러스를 사용합니다. 세포가 감염되면 바이러스는 스파이크 단백질 만드는 DNA를 기반으로 mRNA를 만들어서 스파이크 단백질을 배출합니다. 

 

장점: 매우 빠르게 분해되는 mRNA보다 안정적입니다. 보관이 용이합니다. mRNA보다 스파이크 단백질을 안정적으로 만듭니다

단점: 다른 종류의 바이러스를 기반으로 주입하기 때문에 의도한 데로 COVID-19의 면역반응이 나타나는게 아니라 Adenovirus에 대한 면역또한 배워버리게 됩니다. (아데노바이러스도 자기만의 스파이크 단백질을 갖고 있습니다). 따라서 기존에 그 바이러스나 비슷한 종류의 바이러스에 감염된 적이 있을 경우 세포를 감염시키지 못하고 제거당해서 백신의 효과가 떨어지는 수가 있습니다. 

단점 2: adenovirus에 대한 면역반응 유발로 인해 코로나 바이러스 변종이 생길 경우 새로운 adenovirus를 찾아서 새로 개발해야 할 것으로 보입니다. 

3. Protein 백신 (e.g., Novavax) 

스파이크 단백질을 주입하는 방식입니다. 

 

장점: 바이러스가 아니라서 안전합니다. B형간염 백신이 이 방식입니다. 

단점: 단백질을 잘 골라야 합니다. 퀸즈랜드대학교 백신이 이 방식으로 개발되고 있었으나 초기 테스트에서 면역반응은 잘 유도되나 백신을 맞은 사람들이 에이즈 검사에서 HIV positive판정을 받게 되는 부작용 (실제로 에이즈에 걸린건 아닙니다)이 발견되어 개발이 중단된 바 있습니다. 

단점2: 약한 면역반응을 유도할 가능성이 높고 여러번의 부스터를 맞아야 될 가능성이 높습니다. 

 

4. 사백신 (e.g., Sinovac) 혹은 생백신 

실제 COVID-19 바이러스를 죽이거나 약화시켜서 주입하는 방식입니다. 

 

장점: 전통적인 백신방식입니다. 

단점: 제대로 안 만들면 COVID-19에 걸리는 수가 있습니다...

단점: subunit이나 mRNA vaccine과는 달리 다양한 항원들이 주입되기 때문에 사람마다 백신에 대한 면역반응의 차이가 크고 부작용의 폭도 넓기때문이라고 봐야 할겁니다

 

현재 개발 선두주자 백신 현황 (Trial phase 3 이상 진입)

1. 화이저 & 모더나 (mRNA vaccine)

미국과 여러 국가에서 긴급승인이 나서 접종중입니다. Trial phase 3에서 백신 효율이 94.5퍼센트 95퍼센트로 나왔습니다. 

 

2. 옥스포드 아스트로제네카 (adenovirus)

Adenovirus방식의 약점인 기존에 사람들이 해당 바이러스에 대한 면역을 이미 갖고 있을 가능성을 최소화 하기 위해 인간 아데노바이러스가 아니라 침팬지에서 유행하는 아데노바이러스를 개조해서 vector로 사용했습니다. 기존 백신 물질을 재사용하기 때문에 생산공정이 유리해서 단가가 낮고 생산량이 가장 많을 것으로 추정되었고 특히 아스트로제네카가 인류를 위해 라이선스를 풀겠다고 선언해 저소득국가의 희망과 같은 백신이었습니다만...

 

관계자들의 반응을 한마디로 요약합니다: 왜 실험을 그따구로 하냐

 

일차 동물 실험부터 갸우둥 거리는 설계가 반복되더니 막판에 가서는 백신 주입량 계산을 실수해서 일부 그룹에는 1차 접종시 half dose만 주는 병크를 저질렀습니다. 그럼에도 불구하고 half dose 맞은 그룹이 full dose 맞은 그룹 대비 백신 효율이 높은 기이한 현상을 제대로 설명 못해서 관계당국에게 허가를 받지 못하고 다시 실험하라는 명령을 받았습니다. 그외에 부작용이 발생했는데도 관계당국에 제대로 보고 안하는 사건도 벌어지면서 얘들이 실수하는게 아니라 뭔가 켕기는게 있어서 이러는거 아니냐는 의심의 눈초리가 생기고 있고 신뢰도가 많이 떨어진 것으로 보입니다. 

 

현재 수정 실험의 결과는 영국에 제출되었고 아마 이번주 내로 긴급 승인 될 것으로 보입니다. 다들 약 70프로의 백신 효율을 예상하고 있습니다. 화이저나 모더나에 비해 낮은 백신효율입니다만 실패한 백신이라고 볼 수는 없습니다 (flu vaccine도 60프로정도의 효율을 보이는 것으로). 부작용도 현재까지는 백신과 직접적인 관련은 1명으로 알려져있습니다. 

 

3. 얀센 / Johnson and Johnson (adenovirus) 

인간 아데노 바이러스인 Ad26을 기반으로 한 백신입니다. 9월에 one dose phase 3를 시작했는데 12월에 two dose phase 3를 추가로 시행한다고 발표했습니다. 

 

아직 phase 3 의 결과가 발표되진 않았지만 phase 1/2결과로 볼때 그다지 좋지 않은 결과가 예상되는 것으로 보입니다.  코로나 환자의 항체수와 백신이 유도하는 항체수를 비교해본 결과 0.47, 0.38(노년층) 인데 이 수치는 화이저나 모더나의 phase 3 결과에 비해서 6배이상 차이나는 수치라고 합니다. 

 

인간 아데노바이러스를 사용함으로서 기존에 바이러스에 대한 항체를 갖고 있는 사람들이 문제가 되는데요. 미국의 경우 10-20%의 사람이 이미 이 바이러스에 대한 항체를 가지고 있는 것으로 보이고요. 태국의 경우 인구의 반정도가 이미 항체를 갖고 있는 것으로 추정되고 있습니다. 이미 아데노바이러스의 항체를 갖고 있는 경우 면역반응이 낮게 나타날 수 밖에 없다고 설명드렸는데 우려했던 대로 노년층의 항체형성률이 낮게 나타나고 있는 것이 보고되었습니다 (더 오래 살았을 수록 해당 바이러스에 감염 되었을 확률이 높겠죠)?

 

면역반응이 낮음에도 불구하고 아데노바이러스에 대한 면역반응이 강하게 나타나기 때문에 추가 접종을 해도 별 효과가 없어진다는 것도 매우 큰 단점을 보입니다. 

4. CureVac (mRNA)

트럼프 대통령이 돈을 줘서라도 독일에서 미국으로 끌고오려고 했던 그 회사입니다. mRNA백신임에도 불구하고 2-8도의 비교적 양호한 온도에서의 3개월 이상 보관가능이 장점으로 보입니다. 12월 중순에 trial phase 3에 들어갔고요. 아직까지 백신 효능 정보는 알려진 바가 없습니다. 

 

5. Sputnik V (adenovirus)

러시아 백신입니다. 아데노바이러스 방식의 면역반응 유발에 대응하여 1차 접종은 Ad26을 사용하고 2차 접종은 Ad5라는 다른 바이러스를 사용하는 방식을 사용했습니다. 

 

trial phase 1 결과만 보면 화이저나 모더나의 중화항체 생성량의 1/5 정도밖에 안되는 것으로 보입니다. 

 

아마도... 러시아 백신도 기대할 수 없을 것 같습니다. 

 

6. Novavax (Protein)

 

코로나 스파이크 단백질을 8개정도 붙여서 나노파티클로 만들어서 주입하는 방식입니다. 전통적인 재조합백신인데 그다지 주목을 받지는 못하고 있습니다만 9월에 phase 3에 들어간 것으로 알려져 있습니다. 백신 효과는 아직 보고되지 않았습니다. 

 

아직까지는 동물실험 결과만 BioRxiv라는 곳에 올라온 것으로 보입니다. 현재로서는 코로나 환자 혈장 대비 더 많은 항체를 만드는 것으로 보고 했습니다만 동물실험 중 코로나바이러스 제거 능력 실험은 보고하지 않아서 실험을 안한 건지 결과가 안 좋아서인지 의문이 든다고 합니다. 

 

7. Sinovac (사백신)

이 백신은 β-propiolactone으로 SARS-Cov-2 바이러스 (코로나19 바이러스)를 불활성화시켜 만든 사백신입니다. 수산화 알루미늄(aluminum hydroxide)를 면역증강제(adjuvant)로 사용하였습니다.

 

전통적인 사백신이라 효과는 좋습니다만... 단점으로 1) 중국 제조사가 만든 백신을 신뢰할 수 있을까? 바이러스가 제대로 불활성화가 되지 않았으면... 망이죠. 2) 더 큰 문제로는 2015년에 발표된 논문에 의하면 "수산화 알루미늄 면역증강제를 사용한 코로나 백신의 경우, 코로나에 감염되었으나 증상이 없어서 감염된 줄 모르고 이 백신을 맞은 사람이 갑작스럽게 폐에서 호산구 또는 알러지성 면역반응이 일어나 사망할 수 있다는 것입니다."알루미늄 면역증강제 대신 Th2 편향이 일어나지 않는 이눌린 (inulin) 면역증강제를 사용한 SARS 백신의 경우 이런 현상이 나타나지 않았다" 이미 해결책이 나온 문제를 무시하고 그대로 백신을 만들어서 임상실험을 했다니... 놀라워요. 

 

그리고 부작용 관련 데이터가 야리꾸리 하다는 고약상자님의 평이 있었습니다.