약대 교수님이 알려 주시는 코로나 백신의 원리

안녕하세요.

오늘 트위터에서 박치욱 교수님이라는 분이 모더나, 화이자 백신의 원리에 대해서 설명하신 내용이 있어서 공유합니다.

백신 이야기 나온 김에 이번에 모더나와 화이자의 RNA 백신이 어떤 건지 간단히 말씀드릴게요. 뭐 저도 백신 전문가는 아니지만 생화학자로 메카니즘은 잘 이해하고 있습니다.

코로나 바이러스 사진 보신 적 있을 거예요. 겉에 돌기처럼 튀어 나온 부분 때문에 왕관 같이 생겼다고 코로나라는 이름이 붙었거든요. 우리 몸이 이 바이러스를 죽이려면 항체든 면역세포든 저 돌기 부분과 결합을 해야 해요. 그런데 한번도 본 적이 없는 바이러스는 뭔지 몰라서 결합도 못합니다.

백신은 우리 몸의 면역 시스템이 이 돌기 부분을 한번 경험하게 해주는 거죠. 그럼 실제 바이러스가 들어 왔을 때 바로 알아 보고 제거를 하기 때문에 감염이 되지 않습니다. 자 그럼 백신을 만들어 보죠. 우리 몸이 이 돌기 부분을 경험하게 해 주는 다양한 방법이 있습니다.

고전적인 방법은 죽은 바이러스를 넣어 주는 겁니다. 그럼 병에 걸릴 가능성 없이 면역이 생겨요. 유전공학이 나온 뒤로는 바이러스를 통째로 안쓰고 저 돌기 부분만 쓰기도 해요. 저 돌기가 사실 단백질이거든요. 그러니 돌기의 유전자를 찾아 단백질만 만들어 내서 백신으로 쓰죠.

그런데 최근에 이 RNA 백신이 새롭게 떠올랐어요. 우리 몸에서 단백질을 만들 때, 게놈 안에 DNA로 되어 있는 유전자를 복사해서 RNA를 먼저 만들어요. 그런 다음 이 RNA를 설계도로 써서 단백질을 만듭니다. 이 설계도에 해당하는 RNA를 messenger RNA(mRNA)라고 하죠.

그래서 번거롭게 단백질을 만들어서 백신을 주지 말고 이 mRNA를 만들어서 백신으로 쓰면 되지 않겠냐 하게 된 거죠. 근데 이게 정말 됩니다. 바이러스의 돌기 부분에 해당하는 mRNA가 세포 내에 들어 가면 우리 몸이 그 돌기에 해당하는 단백질을 만드는 거죠. 그리고 돌기에 대한 면역이 생겨요.

물론 RNA는 몸에 들어가면 금방 깨져요. 세포 내로 잘 들어 가지도 않고요. 그래서 RNA를 세포 안에 보내기 위해서 특별한 포장이 필요합니다. 모더나와 화이자 백신은 lipid nanoparticle이란 걸 씁니다. 뭐 이름이 거창하긴 한데 별 거 아니고 예전부터 화장품에도 쓰던 리포좀 비슷한 거예요.

하여간 이렇게 mRNA가 우리 몸의 세포 안에 들어 가서 돌기 부분의 단백질을 만들면 우리 세포는 그걸 다 쪼개서 세포 표면에 전시를 해요. 내 안에 이런 이상한 놈이 들어 왔다 하고요. 이건 바이러스에 감염된 세포들이 다 하는 정상적인 방어 작용입니다.

그럼 면역 세포들이 몰려 와서 그 전시된 단백질의 잔해를 보고 면역 반응을 개시합니다. 한마디로 그 단백질에 대한 면역이 생기는 거죠. 물론 이 과정에서 미열이나 근육통등 가벼운 반응이 나올 수 있지만 극히 정상적인 면역 반응입니다.

하여간 세포들의 이 모든 대응, 세포에 들어 온 단백질을 쪼개서 세포 표면에 전시하는 것, 면역 세포가 그 전시된 잔해를 인지하는 것 등등 다 전형적인 방어 시스템이예요. mRNA 백신이라고 특별한 게 아니고요. 바이러스에 감염되어도 똑같은 일이 일어납니다. ^^

자 그럼 내 몸의 세포 안에 mRNA가 들어 갔는데 이게 괜찮겠느냐 걱정되실 수도요. 앞에서 말씀 드렸다시피 RNA는 수명이 짧아요. 특히 mRNA는 더 짧아서 보통 몇 분이면 사라집니다. 물론 백신에 넣은 mRNA는 수명을 늘리기 위해 염기 서열을 적절히 조절했을 수도 있겠지만요.

그래도 인간이 합성한 mRNA인데 예상 못한 부작용이 있으면 어쩌냐 하실 수도 있겠지요. 근데 이 mRNA는 코로나바이러스가 가지고 있는 유전정보로 만들었어요. 그래서 우리가 코로나 걸리면 어차피 우리 몸 안 세포 안에서 무지하게 만들어집니다.

근데 왜 단백질을 안쓰고 mRNA를 쓰느냐 궁금하시죠? 단백질 백신은 디자인하고 만들고 테스트 하고 하는데 시간이 훨씬 많이 걸립니다. RNA 백신은 그 과정이 아주 단순하고요. 그래서 단백질 백신에 비해서 빨리 개발되고 빨리 테스트 된 거예요. 할 테스트를 안 한 게 아니고요.

모더나에서 코로나 게놈 서열을 받고서는 단 이틀 만에 mRNA 백신 디자인을 끝냈답니다. 이게 정말 가능해요. 게놈 서열에 그 돌기 부분 단백질을 만드는데 필요한 정보가 다 있거든요. 그러니 설계도 사본에 해당하는 mRNA 만드는 건 그 정보 그대로 베끼면 끝이예요. ㅎㅎ

하여간 이번에 이 RNA 백신으로 코로나가 종식되게 된다면 인류가 지금까지 바이러스와 벌여 온 끝없는 전쟁의 역사에 어마어마한 한 획을 긋게 되는 일이 될 겁니다. RNA 백신 처음 발명하신 분들 노벨상 줘야 하는 것 아닌가 하는 말도 나오고 있죠.

자 그래도 신기술인데 모르는 부작용이 있을 수 있지 않느냐 하시는 분 계시죠. 지금까지 테스트 해 온 모든 결과에 의하면 기존의 다른 백신과 전혀 차이가 없다고 합니다. 제가 말씀 드린 메카니즘을 살펴 봐도 따로 문제될 부분이 안보이고요. 저는 물론 당연히 저까지 기회가 오면 맞을 거예요. ^^

https://twitter.com/chiw00k/status/1340319789911302147?s=19

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