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코로나가 낳은 황금알 mRNA, 21세기 만병통치 노린다

신종 코로나 대유행(팬데믹)은 인류에게 큰 불행을 가져다줬지만, 글로벌 대형 제약사(big pharmaceutical company·빅파마)에는 기회가 됐다. 미국 화이자가 지난해 코로나 백신만으로 올린 매출은 360억달러(약 43조1280억원)로 추정된다. 팬데믹 이전 시가총액 60억달러(약 7조1800억원) 수준의 작은 제약사였던 미국 모더나는 코로나 백신 개발 이후 시총이 한때 1800억달러(약 216조5000억원)까지 뛰며 단숨에 빅파마 대열에 올라섰다. 화이자와 함께 코로나 백신을 개발한 독일 바이오엔테크 역시 시총이 팬데믹 이전보다 7배 뛰었다.

인류 역사상 가장 치열했던 코로나 백신 개발 레이스가 시작됐을 때만 해도 화이자와 모더나 백신이 1년도 안 돼 개발되리라 예상한 사람은 많지 않았다. 두 회사가 활용한 메신저리보핵산(mRNA)이라는 기술이 백신으로 쓰인 적이 없었기 때문이다. 코로나 백신 개발은 mRNA를 바라보는 빅파마들의 관점을 완전히 뒤바꿨다. 보스턴컨설팅그룹(BCG)의 마이클 초이 생명과학 책임자는 파이낸셜타임스(FT)에 "5년 전만 해도 회사들이 이 분야에 투자하는 데 망설임이 있었다"며 "많은 사람들이 mRNA 백신을 접종받게 되면서 큰 변화를 가져왔다"고 했다.

빅파마들은 이제 코로나를 넘어 독감이나 암, 에이즈에 이르는 다양한 질병 예방과 치료를 위해 mRNA를 연구하고 있다. 작년 9월 과학저널 네이처 자매지인 네이처 리뷰 드럭 디스커버리에 실린 보고서는 2025년부터 새로운 mRNA 백신·치료제가 시장에 진입해 2035년까지 전체 mRNA 시장이 230억달러(약 27조5540억원) 규모로 성장할 것으로 전망했다.

빠르고 유연한 mRNA

mRNA가 처음 발견된 건 1961년이다. mRNA는 DNA의 유전 정보를 단백질을 만드는 생체공장인 리보솜에 전달하는 역할을 한다. 이론적으로는 mRNA를 이용해 생명체에 필요한 모든 단백질을 만들어낼 수 있지만, 기술의 한계로 오랜 기간 의약품으로 발전하지 못했다. 1980년대 유전자증폭기술(PCR)이 개발되면서 DNA 서열로부터 mRNA를 합성할 수 있게 됐고, mRNA를 이용해 단백질을 만드는 연구가 시작된다.

그러나 그 열기는 오래가지 못했다. mRNA가 세포 안까지 들어가는 효율이 굉장히 낮은 데다(분자 1만개당 1개), 세포에 들어가더라도 과도한 면역 반응을 유발하는 부작용까지 발생했기 때문이다. 2000년대 들어 mRNA를 세포 안까지 안전하게 전달해주는 지질나노입자(LNP) 기술이 나오고, 면역반응을 일으키지 않는 변형 mRNA가 개발되면서 상황이 바뀌기 시작했다. 바이오엔테크(2008년), 모더나(2010년)처럼 mRNA를 전문적으로 연구하는 제약 스타트업이 등장했고, 크고 작은 기술 혁신이 이어진다. 이런 가운데 팬데믹이 터지자 가능성의 영역에 머물던 mRNA 기술이 코로나 백신으로 탄생하게 된 것이다.

mRNA 백신의 가장 큰 장점은 신속성과 유연성이다. mRNA 백신은 기존 백신처럼 바이러스 항원을 체내에 직접 주입하는 대신 몸 안에서 항원 단백질을 만들 수 있는 mRNA를 주입하는 방식이다. 바이러스를 대량 배양할 필요가 없기 때문에 제조 기간이 짧아 단기간에 대량 생산이 가능하다. 또 바이러스의 유전자 정보만 알면 빠르게 설계할 수 있어 초기 개발을 위한 시간과 비용이 적게 들고, 변이 바이러스에 대응하기도 쉽다. 실제로 2020년 1월 10일 중국에서 코로나 유전자 정보가 공개되자 모더나는 48시간 만에 백신을 설계했고, 25일 만에 1상 임상시험에 필요한 백신을 만들었다.

다음 타깃은 '독감 백신'

빅파마들이 mRNA 백신의 다음 타깃으로 삼고 있는 질병은 계절성 독감이다. 독감 바이러스는 매년 변이를 일으킨다. 이에 세계보건기구(WHO)는 매년 각 지역의 바이러스 유행 정보를 종합해 그해 겨울에 유행할 가능성이 있는 바이러스를 예측해 백신 성분에 포함하도록 권장한다. 백신 제조업체는 WHO 권고를 바탕으로 6개월간 유정란이나 동물 세포에서 바이러스를 배양해 백신을 생산한다. 그러나 실제 유행하는 바이러스가 아니라 예측한 바이러스에 대한 백신이기 때문에 WHO의 예측과 다른 바이러스가 유행하면 백신을 접종해도 독감에 걸리게 된다. 이 때문에 예방 효과가 높지 않다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 2009~2020년 독감 백신의 평균 예방 효과는 43%였다. 2014~2015년에는 예방 효과가 19%에 그쳤다.

반면 mRNA 백신은 생산 기간이 짧아 유행철에 맞춰 백신을 개발할 수 있다. 갑작스럽게 신종 인플루엔자가 유행해도 바로 대응이 가능하다. 스티븐 호지 모더나 사장은 FT에 "mRNA는 여름에 설계할 수 있는 새로운 독감 백신을 가능하게 하는데, 이는 남반구 겨울에 실제로 유행한 바이러스 데이터를 바탕으로 하기 때문에 단순히 추측을 기반으로 한 백신과 다르다"고 했다. 모더나는 지난달 계절성 독감 mRNA 백신 후보물질에 대한 1상 임상시험에서 긍정적인 중간 데이터를 얻었다고 발표했다. 성인 180명을 대상으로 시험된 모든 용량에서 백신 접종 후 29일 뒤 면역반응이 촉진됐고, 안전성 문제도 관찰되지 않았다. 다만 이번 임상에선 고령자 그룹에서 기존 백신인 프랑스 제약사 사노피의 플루존보다 더 나은 효과를 보이지 못하면서 시장에 실망감을 안겼다. 호지 사장은 "이번 임상은 시작에 불과하다"며 "우리가 원하는 것은 독감 백신과 코로나 백신의 결합"이라고 했다. 모더나는 코로나와 독감을 동시에 예방하는 백신도 개발 중이다.

☞mRNA(메신저 리보핵산)

세포핵의 유전자에서 특정 단백질에 대한 정보를 복사해서 세포 내 단백질 합성 공장으로 전달하는 역할을 한다. mRNA 백신은 체내에 mRNA를 주입해 면역 반응을 일으키는 단백질을 만드는 방법을 세포에 가르치는 방식으로 작동한다.

[그래픽] 팬데믹 이후 mRNA 백신 3사 주가 상승률 추이

▶B9면에 계속 기고자 : 신수지 기자
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