DNA 재조합 기술 사례 - DNA jaejohab gisul salye

식품의약품안전처는 최근 세계 각지에서 빠른 속도로 개발되고 있는 코로나19 백신의 플랫폼 기술 특징과 작용원리에 대해 설명했다.

백신 플랫폼은 백신에서 특정 항원이나 유전정보 등만 바꿔 백신을 개발하는 기반 기술로, 이를 활용하면 백신 개발 기간을 크게 단축할 수 있다. 항원은 사람 몸에서(항체를 생성하기 위한) 면역반응을 유도하는 물질로, 바이러스 감염에 의해 생기는 경우 바이러스 항원(virus antigen)이다.

백신 플랫폼에는 ▲바이러스벡터 백신 ▲RNA 백신 ▲재조합 백신 ▲불활화 백신 등이 있다.

바이러스벡터 백신은 항원 유전자를 인체에 무해한 아데노바이러스 등 다른 바이러스 주형에 주입해 체내에서 항원 단백질을 생성함으로써 면역반응을 유도하는 백신으로, 아스트라제네카, 얀센(존슨앤드존슨) 등의 백신이 대표적이다.

아스트라제네카 백신은 침팬지에게만 감염되는 아데노바이러스를 전달체로 사용한다.

이는 RNA 백신에 비해 상대적으로 열에 안정적인 특징이 있으나, 살아있는 아데노바이러스를 사용하므로 생백신(4℃)에 준하는 콜드체인이 필요하다. 현재까지 허가된 바이러스벡터 백신은 얀센의 에볼라 백신이다.

아스트라제네카 코로나19 백신은 영국에서 지난해 12월 30일 긴급사용 승인했고, 유럽의약품청(EMA)도 지난해 10월부터 사전검토를 진행하고 있다. 국내에서는 올해 1월 4일 허가 신청돼 현재 식약처가 품목허가 심사 중이다.

얀센(존슨앤드존슨)의 코로나19 백신은 지난해 9월부터 3상 임상시험이 진행 중이며, 현재까지 해외 허가승인 사례는 없다. 국내에서는 지난해 12월 22일 비임상·품질 자료에 대한 사전검토가 신청돼 검토가 이뤄지고 있다.

국내에서 개발되는 바이러스벡터 방식의 코로나19 백신은 셀리드 백신이 있으며, 이는 임상 1/2상이 진행되고 있다.

RNA(Ribonucleic acid)는 유전자 정보를 매개, 유전자 발현 조절 등의 역할을 하는 세포의 핵 속에 있는 두 종류의 핵산 중 하나다.

해당 방식의 백신은 제조 기간이 짧아 신속하게 단기간 내에 대량생산이 가능하나, RNA 분해효소(RNase)에 쉽게 주성분인 RNA가 분해되어 안정성이 좋지 않아 냉동( -20℃ 또는 –75±15℃)의 콜드체인 필요하다. 이 같은 이유로 국내 도입시 콜드체인 유통 준비 미비에 대한 우려가 제기되고 있다.

    화이자 백신은 현재 긴급사용 승인된 국가는 영국(2020.12.02.), 미국(2020.12.11.), 캐나다(2020.12.09.) 등이 있고, 스위스(2020.12.19.)와 유럽(2020.12.21.)에서는 조건부로 허가됐다. 세계보건기구(WHO)도 지난해말 긴급사용을 승인해 전 세계적으로 화이자 백신을 사용하고 있다. 국내는 지난해 12월 18일 비임상·임상 자료에 대한 사전검토가 신청돼 검토가 진행 중이다.

  모더나 코로나19 백신은 현재 미국(2020.12.18.)에서 긴급사용승인이 됐고 유럽(EU)(2021.1.6.)에서 조건부 허가됐다. 국내는 아직까지 사전검토 및 품목허가 등을 신청하지 않았다.

국내에서 개발되는 백신 중 RNA 백신 형태는 없으나 이와 유사한 형태의 DNA 백신을 제넥신과 진원생명과학에서 각각 개발 중이며 현재 임상 1/2상 단계다. DNA(Deoxyribonucleic acid)는 유전자 정보를 보관 및 보존 역할을 하는 세포의 핵 속에 있는 두 종류의 핵산 중 하나다.

  재조합 백신은 유전자재조합 기술을 이용해 만든 항원 단백질을 직접 주입해 면역반응 유도하는 것으로 가장 많이 사용되는 백신 플랫폼 중 하나다.

   재조합 항원 단백질만으로는 면역반응이 낮을 수 있어 일반적으로 면역증강제(알루미늄염 등)가 포함된 제형이 필요하며, 오랜 기간 사용으로 안전성이 높은 백신으로 알려져 있다. B형간염 백신이나 인유두종바이러스 백신(HPV(자궁경부암 백신)) 등이 재조합 백신에 해당된다.

  코로나19 백신으로는 노바백스 백신이 있으며 지난해 9월부터 3상 임상시험이 진행 중이며 현재까지 해외 허가승인 사례는 없다. 국내 개발로는 SK바이오사이언스 백신이 임상 1/2상 진행 중에 있다.

불활화 백신은 바이러스를 사멸시켜 항원으로 체내에 주입해 면역반응을 유도하는 전통적인 백신 플랫폼으로, 불활화 백신으로는 A형 간염백신, 주사용 소아마비 백신, 일본뇌염 사백신 등이 있다.

감염 바이러스 확보 시 신속 개발이 가능하고 제조방법이 단순하며 중화항체 유도가 우수한 특징이 있으나, 코로나19 바이러스의 경우에는 BL3급의 생산시설이 필요하다.

코로나19 백신으로는 중국 시노팜 백신이 있으며, 중국에서 2020년 7월 22일에 허가됐다.

이 밖에도 WHO(COVID-19 후보 백신 업데이트)에 따르면 캔시노社(바이러스벡터 백신), 러시아 가말레야 연구소(바이러스벡터 백신) 등에서 다양한 종류의 코로나19 백신이 개발 중이다.

식약처는 "코로나19 백신에 대한 국민적 관심이 높은 점을 고려해 안전성·유효성 정보를 지속적으로 제공하고, 허가신청된 백신에 대한 철저한 검토와 관리를 통해 국민들이 안심하고 백신을 접종받을 수 있는 환경을 만드는 데 노력하겠다"고 밝혔다.

유전자 조작으로 실험실에서 모기 박멸 성공

2018년 9월 25일

사진 출처, SPL

사진 설명,

아노펠레스 감비아이는 말라리아 확산의 주범이다

영국의 연구진이 유전자 조작을 사용해 실험실 내의 모든 모기를 박멸하는 데 성공했다.

연구진은 말라리아를 전염시키는 모기 '아노펠레스 감비아이'에게 연구진이 개발한 기술을 시험했다.

모기 개체가 수컷으로 자라는지 암컷으로 자라는지 결정하는 더블섹스 염색체의 일부를 조작했다.

임페리얼칼리지 런던의 연구진은 이를 통해 암컷 모기의 생식을 막을 수 있었다.

• '쥬라기 공원', 과학적으로 말이 되나
• 왜 여자가 남자보다 오래 살까?

연구진은 이 기술로 야생의 모기 개체수를 조절할 수 있는지 살펴보고자 한다.

크리산티 박사는 이렇게 썼다. "많은 노력과 자원 투입에도 불구하고 2016년에는 지난 20년 중 처음으로 말라리가 발병 사례가 전년대비 감소하지 않았다. 우리는 말라리아와의 싸움에 더 많은 도구가 필요하다."

이러한 접근법은 '유전자 드라이브'라고 일컬어지는 유전자 조작 방식에 속한다. 특정 유전자를 개체군 전반에 유포시키는 기술을 말한다.

연구진은 CRISPR라고 불리는 유전자 편집 기술을 사용해 암컷의 성장에 영향을 미치는 더블섹스 염색체를 조작했다.

조작된 유전자를 갖고 있는 수컷은 아무런 변화를 보이지 않았고 조작된 유전자의 사본 하나를 갖고 있는 암컷도 아무런 변화를 보이지 않았다.

그러나 조작된 유전자 사본 두 개를 갖고 있는 암컷은 수컷과 암컷의 특징을 모두 보였으며 물지도 않고 알을 낳지도 않았다.

저항의 극복

암컷을 불임으로 만드는 조작된 유전자가 퍼지면서 실험실 내의 모기 개체수는 급감했다.

그러나 같은 방식으로 모기에 대해 실시했던 과거의 시도들은 몇가지 문제에 부딪혔다. 모기들이 유전자 조작에 대한 저항을 키운 것이다.

조작의 대상이었던 유전자가 자연적으로 계속 제 역할을 할 수 있게 하는 돌연변이를 일으켰고 이 돌연변이가 후손에게 계속 이어졌기 때문이다.

그러나 더블섹스 유전자는 매우 보호받는 유전자로 돌연변이가 일어나면 생명체의 목숨을 앗아가는 경우가 대부분이다.

• 내일의 '위대한 도전'

이 방식으로 연구진은 저항이 발생할 가능성을 피할 수 있었다.

연구진은 보다 큰 규모에 보다 현실적인 상황의 모기 개체군에 이 기술을 시험하고자 한다. 먹이를 위한 경쟁과 여타 생태학적 요소들이 결과에 영향을 미칠 수 있는 것이다.

크리산티 교수는 이렇게 논평했다. "보다 큰 규모의 실험실에서 이 기술을 시험하는 것과 말라리아로 영향을 받고 있는 나라와 함께 작업하여 이러한 개입이 실현 가능한지를 평가하는 등 여전히 해결해야 할 과제들이 남아있다."

"야생에서 모기에 대한 유전자 드라이브를 실험하게 되기 까지는 여전히 최소 5~10년 정도가 걸릴 것이지만 이제는 우리가 올바른 길을 가고 있다는 고무적인 증거를 갖고 있다."

"유전자 드라이브 방식은 자원이 부족한 나라에서 말라리아 박멸 계획 실행의 난관을 극복하고 더 빨리 말라리아를 박멸할 수 있게 도와줄 잠재성을 갖고 있다."