신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 유행이 시작된 지 1년 만에 집단면역을 위한 예방백신이 개발됐다. 세계 팬더믹 역사 상 가장 빠른 속도다. 잇따라 발표된 임상 3상 결과에 각국의 백신 확보전도 치열하게 전개됐다.

영국서 첫 투여 시작되는 화이자 코로나 백신

영국 정부가 미국 제약사 화이자와 독일의 바이오엔테크가 함께 개발하고 있는 코로나19 백신 후보물질 ‘BNT162b2’를 긴급사용승인했다. 자국 백신을 허가한 러시아, 중국을 제외하면 세계 첫 코로나19 백신 승인이다. 세계 첫 백신은 1796년 영국의 에드워드 제너가 개발한 천연두 백신이다. 백신 종주국으로 불리는 영국이 코로나19 팬더믹에서 또 다른 역사를 썼다는 평가다. 영국에 이어 캐나다도 백신 승인 심사 마무리 단계다.

BNT162b2는 세계서 가장 빠른 속도로 개발된 코로나19 백신이다. 올해 5월 임상 1상 시험을 시작해 9월 2·3상 시험에 진입했다. 11월20일에는 미국 식품의약국(FDA)에 긴급사용승인신청을 했다. 백신·생물학제제 자문위원회(VRBPAC)가 12월10일부터 회의를 열고 긴급사용승인 여부를 검토할 계획이다.

임상시험 결과는 세계 과학계를 놀라게 할 정도로 좋았다. 4만4000명을 대상으로 진행한 비교 대조군 시험에서 확진자는 170명 확인됐다. 이 중 백신 투여군은 8명, 대조군은 162명이었다. 예방률은 95%에 이른다. 화이자가 영국 의약품건강관리제품규제청(MHRA)에 제출한 추가 자료에 따르면 코로나19 감염 이력이 없는 75세 이상 고령층 예방률은 100%에 달했다.

BNT162b2는 mRNA를 활용한 백신이다. mRNA가 몸 속에 들어가 코로나바이러스의 스파이크 단백질을 만들고 이를 통해 실제 코로나19 바이러스에 대항하는 면역력을 만드는 원리다.
RNA나 DNA를 활용한 치료제와 백신 개발 가능성이 알려진 것은 1990년대부터다. mRNA는 이론적으로 몸 속에서 모든 단백질을 만들 수 있기 때문에 큰 주목을 받았지만 만들 수 있는 단백질의 양이 적은데다 면역계가 이를 이물질로 인식해 몸 속에서 빨리 사라진다는 게 단점이었다.

2000년대 초반 핵산 일부를 변형해 mRNA의 안정성을 높이는 기술이 개발됐다. 이와 함께 지방질 성분의 나노입자(LNPs) 안에 mRNA를 넣어 세포까지 안전하게 전달할 수 있게 됐다. 약물전달시스템(DDS)이 mRNA 백신 개발에도 큰 역할을 한 셈이다. 이 LNPs는 캐나다 벤쿠버의 바이오회사인 아퀴타스테라퓨틱스가 공급하고 있다.

안정성이 낮은 mRNA를 사용하다보니 아직은 한계가 뚜렷하다. BNT162b2의 보관 온도는 영하 70도다. 제품은 미국 미시간주에서 생산된다. 화이자에 따르면 영하 70도 초저온냉동고에서는 최대 6개월 간 보관할 수 있다. 드라이아이스를 채운 특수용기에 15일 정도 보관할 수 있다. 의료기관 접종을 위해 해동한 뒤에는 2~8도 일반 냉장시설에서 5일 정도 보관 가능하다.

모더나도 mRNA백신 개발 성과

미국 모더나에서 개발하고 있는 코로나19 백신 후보물질 ‘mRNA-1273’도 긴급사용승인을 앞두고 있다. mRNA-1273의 임상 1상은 올해 2월, 3상은 9월 시작됐다. 3만명을 대상으로 진행한 mRNA-1273의 임상 3상 시험에서 코로나19 감염자는 196명이었다. 백신 투여군은 11명, 위약군은 185명으로 백신 예방률은 94.1%였다. 백신 임상시험은 임상시험 대상자를 절반으로 나눠 반은 백신 후보물질을, 나머지는 위약물질을 투여한 뒤 일정한 수의 확진자가 나올 때까지 기다리는 방식으로 이뤄진다.

mRNA-1273의 임상시험에서 중증환자도 30명 확인됐다. 이들은 모두 위약군이었다. 이 때문에 모더나 측은 mRNA-1273의 중증환자 발생 예방 효과가 100%에 이른다고 발표했다. 백신 임상시험에 노인과 당뇨병 등을 앓고 있는 만성질환자, 흑인, 아시아인 등도 포함됐다. 하지만 이들을 대상으로 한 백신 효과가 얼마나 되는지는 아직 알려지지 않았다. 미국 VRBPAC는 모더나의 mRNA-1273 심의를 12월17일께 진행할 계획이다.

화이자-바이오엔텍의 BNT162b2와 모더나의 mRNA-1273이 출시를 앞두면서 mRNA 백신 시대가 열렸다는 평가다. mRNA-1273는 BNT162b2보다 높은 영하 20도 환경에서 보관해야 한다. 2~8도 냉장고에서 한달 정도 안정적으로 유지된다는 게 모더나 측의 설명이다.

모더나는 올해 말까지 미국에 2000만 도즈를 공급할 수 있을 것으로 내다봤다. 내년 예상 공급량은 5억~10억 도즈다. 화이자는 올해 5000만 도즈, 내년 13억 도즈를 공급할 수 있을 것으로 내다봤다. 두 백신 모두 두번 투여해야 한다.

시장 의구심 부른 아스트라제네카

아스트라제네카의 코로나19 백신 후보물질 ‘AZD1222’ 임상 3상 중간 분석 결과도 발표됐다. 한번은 정해진 용량의 절반을 투여하고 이후 정해진 용량을 모두 투여한 임상시험에서 백신 효과가 90%에 달했다. 정해진 양을 두번 투여한 임상에서는 62% 효과를 냈다. 이를 모두 합산한 1만1636명을 분석한 결과, 예방률은 70%였다. 임상 참여자 중 확진자는 131명이었는데 이중 백신 투여군은 30명, 위약군은 101명이었다.

1차에서 적은 용량을 투여한 사람들에게 더 높은 백신 효과가 나타났다는 점을 두고 임상 설계가 잘못된 것 아니냐는 논란이 커졌다. 이 때문에 긴급사용승인을 받기까지 시간이 걸릴 수 있다는 전망이 나왔다. 이후 아스트라제네카 측은 연구진의 실수로 정해진 용량을 투여하지 못했다고 밝혔고 추가 임상을 진행하겠다고 했다.

AZD1222는 mRNA보다 안정적인 DNA를 활용한 백신이다. LNPs를 운반체로 쓰는 mRNA백신과 달리 침팬지에게 감기를 일으키는 침팬지 아데노바이러스를 운반체로 활용한다. 사람에게 병원성이 없는 바이러스가 DNA를 운반해 스파이크 단백질을 만드는 원리다. 백신 가격이 도즈 당 4달러로 저렴하고 2~8도 상온에서 보관할 수 있다. BNT162b2는 도즈 당 18.34달러, mRNA-1273는 10달러다.

하지만 운반체로 삼은 아데노바이러스 때문에 효과가 떨어질 수 있다는 게 단점이다. 면역체계가 아데노바이러스를 병원체로 인식해 공격하면 DNA를 운반해 단백질을 만들기 전에 망가질 수 있기 때문이다. 그동안 바이러스 벡터 백신이 상용화되지 못한 이유다.

일각에서는 임상 3상에서 적은 용량을 투여했을 때 효과가 더 좋았던 것이 아데노바이러스에 대한 면역반응 때문일 가능성이 있다는 분석도 나왔다. 1차 투여에서 적은 용량을 주사해 아데노바이러스에 대한 항체가 덜 만들어졌고 이 때문에 2차 투여에서 많은 DNA가 세포로 운반될 수 있었다는 것이다. 반대로 보면 여러번 주사를 맞으면 효과를 내지 못할 가능성이 높다는 의미다.
/한경DB
/한경DB
바이오젠의 운명 달린 아두카누맙

바이오젠이 개발하고 있는 알츠하이머 치매 후보물질 ‘아두카누맙’이 세계 제약업계의 주목을 받았다. FDA 자문위원회(adCOM)가 열리면서다.

아두카누맙은 아밀로이드 베타를 타깃으로 한 알츠하이머 치매 치료 후보물질이다. 아밀로이드베타 올리고머에 항체가 붙어 단백질이 엉기지 못하도록 하는 원리다. 세계 제약업계가 주목했던 아밀로이드베타 기반 마지막 치매 치료 후보물질로 꼽힌다.

지난해 3월 바이오젠과 에자이는 이 후보물질의 무용성 평가 후 임상시험을 중단했다. 하지만 지난해 말 임상 3상 시험 결과를 재분석해 FDA 문을 두드렸다. 한 건의 임상(EMERGE)은 정해진 임상 목표를 모두 충족했고, 또 다른 한 건(ENGAGE)은 정해진 목표치를 충족하지 못했지만 특정한 환자군에서 일부 가능성을 확인했기 때문이다.

adCOM 결과는 부정적이었다. ‘EMERGE 임상이 아두카누맙 효과를 뒷받침하는 증거가 되는가’라는 질문에 그렇다고 답한 사람은 1명 뿐이었다. 8명이 아니라고 답했고 2명은 불확실하다고 했다. 다만 ‘아두카누맙의 약효에 강한 증거를 제시했는가’라는 답변에는 5명이 그렇다고 답하고 6명이 불확실하다고 답해 가능성을 열어뒀다. FDA는 내년 3월7일께 아두카투맙의 허가 절차를 마무리할 계획이다.

이지현 기자 bluesky@hankyung.com

*이 기사는 <한경바이오인사이트> 매거진 12월호에 게재됐습니다.