코로나19(Covid19)백신개발 경과와 전망 

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[자유기고, 제7호]​ 조양래 박사 

​코로나19 감염환자가 중국 우한지역에서 발병한지 6개월이 조금 지나는 동안에 누적 감염자 7백만명과 사망자 40만명을 넘었다. 국제적으로 코로나19의 위세가 증가하는 동안 치료제와 백신개발에 대한 관심이 사회 다방면에서 높아졌다. 코로나19 전염병을 극복하고 코로나 이전의 생활을 되찾으려면 백신의 개발이 필요하다는 공감대도 형성되었다. 치료제에 대하여 간단히 정리하고 백신개발을 위하여 투입한 노력, 개발경과 및 전망에 대하여 정리하였다. 

코로나19에 감염된 환자들의 높은 사망율때문에 치료방법과 치료제에 대한 관심이 높아졌다. 초기에는 고전적인 혈장치료 방법이 논의되었으며 미국에서 1만명이상을 참여시킨 임상시험이 시행되기도 했다. 한편, 성공가능성은 매우 낮지만 기존에 허가 받은 약물들 중에서 코로나19감염자 치료에 이용할 수 있는 약물을 찾는 시도를 하고 있다. 신약으로는 길리어드(Gilead)에서 에볼라 치료제로 개발하려던 렘데시비르(Remdesivir)가 강력한 후보로 등장하였으며 이를 이용한 임상3상 중에서 450명이 참여했던 결과가 이미 발표되었다 (Beigel et al. NEJM, 2020. 5. 27. DOI: 10.1056/NEJMoa2007764). 이 약을 5일 혹은 10일간 복용한 후 치료효과를 비교하면 서로 차이없이 비슷한 효과를 보인다고 판정되었다. 현재 5,600명을 참여시키는 임상시험이 추가로 진행되고 있으며, 이 결과에 따라서 시판허가 신청을 할 것으로 예상된다. 아직 안전성과 효능을 인정하거나 시판을 허가한 나라는 없으며, 미국 FDA는 위기상황에서만 한정적으로 사용할 수 있도록 5월 1일에 허가하였다.

소분자 약물외에도 항체를 기반으로 한 치료제 개발프로그램도 바이오시밀러로 유명한 셀트리온과 에볼라 치료제를 개발했던 리제네론을 포함한 몇 개 회사에서 발표하였다. 어느 회사에서도 임상시험을 시행할 단계에 도달했다는 발표는 하지않았다. 코로나19에 대하여 특별한 소식이 없었던 다국적 제약회사인 애브비(AbbVie)도 코로나19 바이러스를 중화시키는 항체를 발견했다는 연구개발결과를 5월 4일에 발표했다 (Wang et al. Nat. Com. 11: 2251). 중요한 발견이기는 하지만 신약개발 단계로 보면 아직 전임상 시험도 시행하기 이전인 연구개발단계에 해당한다. 치료제 개발상황을 종합해보면 렘데시비르의 존재감이 두드러지며 약값과 무관하게 당분간 중증감염 환자를 치료할 수 있는 최선의 약으로 판명될 것 같다. 

코로나19 감염증이 처음 나타났을 때 다국적 제약회사들은 백신개발의 필요성을 인정하지 않았다. 당시에는 이 바이러스의 위험성에 대하여 판단할 수 있는 자료가 거의 없었다. 대부분의 전문가들은 이 바이러스도 메르스(MERS)와 사스(SARS)처럼 국지적인 에피데믹으로 끝날 것으로 예측하고 있었으며 감염은 중국과 주변국에 한정될 것으로 기대했다. 제약회사들의 입장에서 보면 잠시동안 머물다가 사라질 바이러스의 감염에 대비하여 치료약이나 백신을 개발할 명분이 부족했다. 역사적으로 한 가지 백신을 개발하려면 최소한 12년 소요되었다. 메르스와 사스 에피데믹 감염현상이 나타났을 때 백신후보들을 개발한 회사들이 있었다. 이 후보들이 임상시험을 시행할 준비가 되었을 즈음에는 신규환자들이 더 이상 나타나지 않았다. 사회적으로는 다행스러운 일이었지만 개발사들은 투자비용을 회수할 수 있는 기회를 잃게 되었다. 메르스나 사스가 나타났을 때 개발된 백신 후보들은 모두 빛을 보지 못하고 창고에 저장되었다는 사실을 보면 코로나19 백신도 개발하면 사업적으로 실패할 것처럼 보였다. 

코로나19가 출현했을 때도 비슷한 현상이 일어날 것으로 기대하며 백신프로그램을 보유하고 있는 다국적 제약회사들이 개발에 참여하지 않을 것처럼 보였다. 회사의 명성을 중요하게 여기는 대형 제약회사들과 달리 작은 회사들이 홍보를 통해 백신개발 프로그램 혹은 플랫폼 기술들을 발표했다. 대중의 관심을 충족시키기 위해 대중매체들이 이 사실을 뉴스화 했다. 이 회사들 중에 일부는 메르스와 사스 에피데믹 때 백신 후보물질들을 개발했지만 개발비를 회수하지 못한 경험을 했다. 이 발표들을 보면 뉴스를 통하여 회사를 홍보하고 자신들이 진행하고 있는 프로그램에 대한 자금을 유입하기 위한 홍보용으로 코로나19를 사용하는 듯한 느낌이 강했다. 

아카데믹 연구소에서 개발된 백신후보 물질들도 거의 마찬가지 입장이었을 것이다. 작은 회사와 아카데믹 연구소들은 개발된 후보물질을 이용하여 전임상 시험과 임상시험을 시행할 자금이 충분하지 않았으므로 누군가가 개발에 필요한 비용을 공급할 것이라는 언급을 공개적으로 하며 투자를 기다리고 있었다. 이런 사태가 일어날 때마다 대외홍보와 함께 정부기관에 데이터를 제공하고 연락을 유지하면서 연구개발을 위한 자금을 받으려고 노력한다. 후보물질을 개발했을지라도 규모가 작은 회사들은 임상시험을 진행할 수 있을 만큼 자금이 충분하지 않다는 사실을 정부기관과 대형 제약회사들도 잘 알고 있으며 협업 및 지원을 결정한다. 이번에도 다양한 형태로 연구기관과 대형제약회사들의 협업체들이 구성되었으며 정부자금이 연구 및 임상에 사용될 수 있도록 필요한 기업에 유입되었다. 

이제는 정부 및 각종 단체에서 자금을 받은 다국적 제약회사들도 논의단계를 지나서 코로나19 퇴치를 위하여 백신을 개발하는 프로그램에 적극적으로 참가하고 있다. 이렇게 자금과 경험이 풍부한 대형 제약회사들이 참여하게 된 이유 중에 한가지는 지난 6개월 동안 감염자수와 사망자수가 초기에 예상하지 못했던 수준으로 폭증하였고 감소할 기미가 보이지 않기 때문이다. 정상적인 경제활동을 할 수 있도록 봉쇄령을 풀어야 할 필요성도 크게 작용했을 것이다. 다국적 제약회사들은 감염병이 번지고 있는 동안 자신들의 백신 프로그램을 앞세워 개발자금을 받기위해 물밑 작업을 하고 있었다. 지금까지 백신 개발에 참여하기로 결정한 대기업들이 받기로 한 개발비는 일반인들의 상상을 초월한다 (표 1 참조).

현재까지 미국정부는 백신개발을 위해 2조 2천억원 이상 사용하였다. 이 자금의 대부분이 다국적 대기업들에게 부여되었다. 미국정부는 아스트라제네카에 1조 2천억원, 존슨앤존슨에 5천억원, 머크에 380억원, 사노피에 300억원, NIADI와 공동연구를 하고 있는 모더나에 4800억원을 부여했다 (표 1). 앞으로 1년간 미국정부는 6조원 이상을 추가로 사용할 계획이라고 한다. 미국 대통령이 언급했던 백신개발을 위한 초고속프로그램(Program Warp Speed)과 연관이 있는 미국정부의 투자로 보는 것이 틀리지 않을 것이다. 뜬금없는 이야기지만 한국정부에서 10여년 계획으로 100억원을 투자했을 때 혈세낭비라는 질타하던 여론을 생각하면 과학자로서 우울해 진다.

백신개발의 필요성은 일반 대중을 포함한 전문가들 대부분이 공감하고 있다. 사회경제봉쇄를 완전히 해소하려면 백신이 필요하다는 사실도 정치권과 경제권에서 인정하며 천문학적인 투자를 하고 있다. 이제 ‘1) 어느 회사에서 먼저 백신을 시판하게 될까 2) 언제 우리가 백신을 맞게 될 것이며 코로나19 이전처럼 살수 있게 될까’에 대해서 정리해 볼 수 있게 되었다. 

백신은 코로나19 발원지인 중국에 있는 회사들이 가장 먼저 개발을 시작했다. 발병이 초기에 중국정부는 세계보건기구에 바이러스와 바이러스 감염에 대한 정보를 제한적으로 제공했다는 비난을 받았다. 제한적인 정보를 제공한 이유들 중 한가지는 백신개발을 선점하려는 의도가 포함되어 있었다고 한다. 사실 여부는 알 수 없지만 6월 현재 세계적으로 시행되고 있는 백신 임상시험이 10 종 있는데, 그중 반절인 5가지가 중국회사들이 개발하여 임상시험을 지원하고 있다. 

선두에 있는 회사인 캔시노바이오(CanSino Biologics)는 4월 13일부터 임상시험 2상 참여자를 모집하기 시작했다. 이 기술은 캐나다의 국가연구이사회(National Research Council of Canada)에서 개발한 감기바이러스인 아데노바이러스 type-5에 Covid-19 바이러스의 스파이크 단백질 유전자를 넣어 단백질 유전자가 사람의 세포에 전달되도록 제작하였다. 임상시험 1상은 중국에서 실시했으며 3월 16일부터 27일까지 195명이 참가하였다. 임상시험 1상 결과는 개발되고 있는 백신들 중에서 최초로 5월 22일에 발표되었다 (Zhu et al. The Lancet, DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31208-3). 백신을 주사한지 14일째부터 면역반응의 시작을 알리는 T-세포의 반응은 시작되었으며, 28일째 바이러스를 중화시키는 항체가 최고치에 달했다. 

백신을 적은 양과 중간양을 주사 받은 사람들 중 50%, 최고양을 받은 사람 중에서 75%에서 항체가 바이러스를 중화시킬 수 있을 만큼 충분히 만들어 졌다. 임상 2상에서는 1상과 달리 60세 이상의 사람들도 포함하고 있다. 그런데 임상 2상에서는 최고량은 포함하지 않고 적은양과 중간양만 포함시켰다. 임상1상 결과가 재현된다면 반응율은 50% 정도에 해당할 것 같다. 백신이 절실하게 필요한 상황을 고려하면 50% 반응율도 감사해야 할 것 같지만 여전히 아쉬운 점이 남아있다. 

백신개발 경쟁에서 중국이 미국을 앞서가고 있다는 사실은 미국의 자존심을 건드리고 있다. 이 와중에 모더나(Moderna)에서 개발한 백신후보를 미국의 정치 과학계에서 밀어주고 있으며 대중의 신뢰를 얻고있다. 우연의 일치이겠지만 캔시노바이오에서 임상을 시작한 날인 3월 16일에 임상시험 1상을 시작했다. 미국에서 존경받고 있는 NIAID 국장 Dr. Fauci가 공개적으로 모더나를 백신개발 선두주자로 지칭했으며 초소형 회사중에서 유일하게 미국정부(BARDA)에서 5000억원($480million)을 개발비로 부여 받았다. 코로나 바이러스는 사람세포에 들어가기 전에 스파이크 단백질이 사람세포와 결합한다. 모더나의 백신은 바이러스가 사람세포와 융합하기 전에 나타나는 형태로 스파이크 단백질이 접종 받은 사람세포에서 만들어지도록 제작된 mRNA(mRNA-1273)이다. 

이 백신을 이용한 임상시험결과는 아직 발표되지 않았다. 다만 적은양과 중간양을 투여 받은 참가자 8명에게서 면역반응이 나타났다고 발표했다. 이 발표에 대하여 실망스럽게 생각하는 사람들이 많다. 첫째 렘데시비르의 임상시험 중간결과를 발표할 때 팡파레를 울린데 비해 ‘안전성에 문제는 없다’ 혹은 ‘백신개발 과정에서 중요한 장애물을 넘었다’와 같은 소극적인 말을 사용하여 획기적인 면역반응을 기대하기 어려울 수도 있겠다는 여운을 남기고 있다. 둘째, 하필이면 1조 4천억원 정도의 주식을 발행하기 직전에 이 발표를 하여 자금유입을 쉽게 하려고 한 인상을 남겼다. 정확한 이유를 알 수는 없지만 일반인들에게 선전했던 사실에 비해서 데이터가 충분하지 않은 것처럼 보인다.

영국에 본사를 둔 아스트라제네카(AstraZeneca)는 다국적제약회사들 중에서 처음으로 임상시험을 개시하였다. 약화시킨 침팬지 감기 바이러스인 아데노바이러스(adenovirus)에 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 만들어 지도록 변형시킨 백신을 사용하였다. 이 백신 후보 바이러스는 영국 옥스포드(Oxford) 연구실에서 만들었다. 이 회사는 판데믹이 지속되는 기간 동안 수익을 남기지 않으면서 세계 각국에 백신을 제공하기 위해 다양한 협약을 맺었다. 미국 BARDA로부터 1조원 ($1.2 billion)을 5월에 받았을 뿐 아니라 게이츠 재단(Bill and Melinda Gates Foundation)에서 7,500억원($750million)을 추가로 받았다. 추가적인 자금유입과 함께 그 대가로 올해 9월까지 백신 2조 도스를 생산할 계획이라고 6월 4일에는 수정하여 발표하였다. 인류 전체를 면역시키기에 충분한 양이다. 생산된 백신의 상당부분은 미국정부에 납품하기로 협약을 맺었으며, 영국과 인도에 우선적으로 공급될 것이다.

임상시험 1/2상에 1000명이 참여했으며 10,000명이 참가하고 있는 임상시험 2/3상을 진행중이라고 한다. 아스트라제네카에서 개발하고 있는 백신은 이미 안전성을 입증 받은 플랫폼을 이용하기 때문에 바이러스를 중화시키는 항체가 충분히 만들어진다는 증거만 제시하면 일반인들에게 공급할 수 있다. 아스트라제네카의 발표에 따르면 8월까지는 필요한 데이터를 수집하여 공유할 예정이다. 아직 아스타라제네카에서 생산/공급하려고 하는 백신에 대한 효능을 평가할 수 있는 임상시험 데이터가 공개되지 않았다. 고전적인 백신은 만드는 과정에서 바이러스 생산설비, 바이러스 부활화, 유전공학으로 변형시킨 바이러스의 유출방지 등 인류의 안전과 관련된 사항들이 때문에 대량생산시설을 구축하는 데 방법이 복잡하고 비용이 많이 들기때문에 다른 회사들이 따라하기 힘들다.

다국적제약회사들이 백신 개발경쟁에 본격적으로 참여하기 전에 초소형회사인 이노비오(Inovio)와 노바백스(Novavax)에서 신기술로 만든 백신으로 먼저 임상시험을 시행하였다. 노바백스의 백신 후보물질은 메르스와 사스용 백신개발 경험을 살려 유전공학적으로 변형시킨 스파이크 단백질을 곤충세포에서 발현시킨다. 이 단백질을 이용하여 나노파티클 백신을 만들어 자체적으로 보유하고 있는 사포닌 기반으로 만들어진 면역부스터인 어드주번트(adjuvant)와 함께 사용한다. 임상시험 1상을 시행 중이며 결과가 알려지는 대로 2/3상 임상시험을 시작할 예정이다. 작은 회사이지만 감염병대비혁신센터(CEPI)로부터 약 4,000억원($384million)을 지원 받았다. 또 미국 국방부 (Department of Defense)로부터 600억원($60million) 받아 국방부를 위하여 올해 1000만 도스를 생산하기로 협약을 맺었다.

노바백스에서 개발한 백신은 기존 기술로 만들어진 백신들의 단점을 보완할 가능성이 높다. 1) 백신용 단백질은 곤충바이러스를 이용하므로 인류의 안전성에 대한 염려가 거의 없다. 2) 1회용 세포배양백을 사용하므로 대량생산시설을 경제적으로 설립할 수 있다. 3) 자체적으로 개발한 어드주번트가 있다. 4) 유전물질을 포함한 바이러스 백신들은 사람의 유전자를 변형시킬 위험이 존재하지만 단백질 백신은 이런 염려가 전혀 없다. 5) 노바백스의 백신은 각종 변종 바이러스들에도 효과를 보이는 넓은 교차반응이 특별히 주목할 사항이다. 변이가 쉽게 일어날 수 있는 코로나바이러스용 백신으로 바람직하다. 

노바백스는 4가 독감백신후보 물질을 만들어 임상시험 3상을 마쳤으며 FDA에서 신속심사과정을 받고 있다. 이 회사에서 생산한 4가 독감백신이 허가될 것으로 예상되며 올해 말부터 시장에 판매하기 시작할 것이다. 코로나19바이러스용 백신의 효능도 동물시험결과 매우 뛰어난 효능을 보였다. 안전성도 독감 백신 뿐 아니라 RSV, 메르스, 사스에 대한 백신후보 물질들을 이용한 임상시험에서 증명되었다. 개인적으로 보았을 때 코로나19에 대항할 수 있는 최고의 백신후보이지만 자금력, 정치력, 대기업과의 관계 등 외적인 요소들이 개발경쟁에 어떤 영향을 미치게 될지 지켜보고 있다. 개인적으로 이 회사에서 개발한 백신후보 물질의 효능에 거는 기대가 크며 복잡한 경쟁구도속에서 그들의 행보를 주시하고 있다. 미국국방부와 백신생산 협약을 맺은 것으로 보아 미국 행정부에서 선정하는 백신회사에 선정될 가능성도 다소 높아졌다고 보인다. 

코로나19 백신을 가장 먼저 시판하게 될 회사와 우리가 백신을 맞을 수 있는 가장 빠른 시기는언제일까? 현재 국제적으로 개발중인 코로나19 백신은 123종에 이르는 것으로 알려져 있으며 표 1에 나타낸 백신후보들이 대표적인 선두주자들이다. 시각에 따라서 아스트라제네카, 모더나, 캔시노바이오 중 하나를 선두주자로 말하는 사람들이 있다. 특히 아스트라제네카는 올해 9월 말까지 2조 도스의 백신을 생산해야 할 의무가 있다. 이 백신이 최초로 허가 받을 백신이 될 가능성이 크다는 점에서 선두로 볼 수 있다. 효능과 안전성이 증명되면 가난한 나라까지 전세계에 백신이 공급될 수 있을 것이다. 효능이 아주 좋으면 인류에게는 다행스러운 일이지만 다른 회사들이 갖게 될 기회는 줄어들 것이다. 그러나 백신의 효능이 좋을 것이라고 장담할 수 없다. 만약 효능이 50% 정도로 판명되면 대중이 어떻게 받아들이지 지켜보아야 한다. 

결론적으로 인류는 빠르면 올해 9월부터 효능이 좋은 백신접종이 가능해 질 것이며 늦어도 내년초를 넘기지는 않을 것이다. 새로운 백신개발에 통상 12-15년 소요되는데 인류역사상 최초로 위기상황에서 그보다 10배이상 빠른 1년만에 백신을 개발할 것처럼 보인다. 지금까지 진행 경과를 보면 아직은 추가적인 임상시험 결과가 나올 때까지 선두를 가리는 것은 큰 의미가 없다고 본다. 위기상황에서도 국제정치 구도는 복잡하게 얽혀 돌아가고 있으며, 국제경제의 1위 2위 강대국인 미-중 갈등은 심해지고, 개발사들의 경쟁도 치열하다. 백신개발영역에서도 기술향상과 공존이면에 정치와 연결된 경쟁이 심화되고 있다. 예상하고 염려했던 대로 경제활동이 재개되기 시작하자 코로나19 감염자들이 다시 크게 증가하고 있다. 정치와 무관하게 기술적으로 우월한 백신이 성공하여 인류에게 유익한 예로 기록되기를 바라며 한국에서도 장기적인 관점에서 신기술 개발에 인색하지 않았으면 좋겠다. 

표1) 

*한국바이오협회는 2019년 6월부터 협회 홈페이지에 '자유기고'란을 개설합니다.

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주제는 바이오산업 - 현황, 규제, 이슈 등 과 관련된 주제로, 반드시 작성자와 소속을 기입하여주십시오.

(투고제출 및 문의: koreabio9@koreabio.org - 한국바이오협회 미래성장부문 031-628-0034,0035) 

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