‘신기술’이 접목된 신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19) 백신에 대한 기대감이 높아지고 있다. ‘붙이는 백신 패치’부터 ‘식물 기반 백신’까지 흔히 백신하면 떠올리던 ‘주사제’와 다른 방식이다.
 
최근 미국에서 3D프린팅 기술을 이용한 반창고 형태의 코로나19 백신 패치가 개발됐다. 미국 스탠퍼드대와 노스캐롤라이나 채플힐대 공동연구팀은 3D프린팅 백신 패치 '마이크로니들 백신' 기술을 개발했다고 지난 9월 26일(현지시간) 밝혔다.
 
연구에 참여한 연구진에 따르면 3D로 인쇄된 반고체 형태의 약물이 백신 패치의 한쪽 면에 코팅이 된 채 제작됐다. 해당 면을 피부에 부착하면 체온에 의해 약물이 녹으면서 미세한 침들을 통해 체내에 흡수되는 방식이다.
 
손쉽게 붙이는 방식이지만 효과는 기대 이상으로 평가된다. 연구진은 피부에 직접 도포된 마이크로니들 패치가 일반 백신보다 10배 더 큰 면역 반응을 나타냈다고 밝혔다. 또 패치 형태라 사용하기 쉽고 통증이 없으며, 자가 관리가 가능한 점 등이 다양한 장점으로 꼽힌다.
 
백신의 보관과 유통도 자유롭다. 약물이 고체형태로 코팅돼 있어 기존 백신들처럼 냉장고나 냉동고에 저온 보관할 필요가 없다. 연구팀은 이번 백신 패치 개발이 예방 접종률이 높아지는 결과로 이어질 수 있을 것으로 보고 있다. 화이자나 모더나 백신은 현재 콜드체인 상태로 보관해야 하기 때문에 개발도상국이나 외딴 지역으로 백신을 운송하는 것이 어렵고 비용이 많이 드는 단점이 있다.
 
연구팀은 현재 화이자·모더나와 같은 백신을 3D 인쇄 마이크로니들 패치 형태로 만들기 위한 상용화 연구에 착수했다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원 회보(PNAS) 9월호에 게재됐다.
 
식물 플랫폼 기반 백신도 눈길을 끈다. 미국 과학자들이 화이자와 모더나가 생산하는 코로나19 백신과 동일한 메신저 리보핵산(mRNA) 기술을 지닌 채소를 개발하고 있다는 소식이 전해졌다. 이 채소 백신 역시 기존 백신보다 운송 및 보관비용이 저렴해 개발도상국에서 재배할 수 있다는 이점이 있다.  
 
AFP통신에 따르면 9월 22일(현지시간) 캘리포니아 대학 과학자들은 “백신을 접종하고 여러 부작용이 나타나지만 식용 백신 함유 야채를 개발하면 곧 바뀔 수 있다”고 밝혔다. 이 기술은 신체에 흡수될 때 면역 체계가 적응할 수 있도록 코로나19를 유발하는 단백질을 형성하도록 세포에 지시한다. 이후 바이러스에 노출되면 인체는 스스로 항체를 생성할 수 있게 된다.    
 
연구팀은 현재 시금치와 상추를 실험하고 있다. 한 식물은 코로나19 백신 주사와 동일한 양의 mRNA를 생산하는 것으로 알려진다. 연구팀은 “식물 엽록체는 비식물 유전자 코드를 전달할 수 있다”며 “이는 항-코로나19 mRNA를 전달할 수 있음을 의미한다”고 전했다. 이어 “이러한 엽록체는 식물의 성장에 영향을 미치지 않으므로 식용 식물성 백신을 만드는 것이 가능하다”고 덧붙였다.  
 
해외뿐 아니라 국내에서도 패치형 백신 및 식물 기반 백신에 대한 연구가 이루어지고 있다. 라파스는 코로나19 백신을 마이크로니들 패치로 개발하고 있다. 마이크로니들은 패치에 샤프심 직경 수준의 미세한 바늘을 붙여 피부 속으로 약물을 전달하는 경피약물전달(TDDS) 기술이다. 경구제가 줄 수 있는 간 부담과 주사제의 통증은 없애면서도 주사제만큼 효율적으로 약물을 체내에 흡수시킬 수 있다.
 
라파스는 서울대 의대로부터 균주를 기술이전받아 코로나19 백신과 결핵 백신 등의 개발을 진행 중이다. 동물실험에서 패치 코로나19 백신의 항체 형성을 확인하고 후속 전임상을 진행할 예정이다.  
 

지플러스생명과학은 자사의 식물기반 플랫폼으로 생산한 코로나19 백신 논문이 SCI급 주요 국제학술지 ‘백신’에 게재됐다고 9월 3일 밝혔다. 백신 저널에 게재된 지플러스생명과학의 논문은 코로나19 바이러스의 유전자 정보가 공개된 직후 백신 후보물질로 유망한 스파이크 단백질(spike protein)의 수용체 결합 도메인(RBD)부분을 선정하고, 식물기반 플랫폼을 통해 백신 후보물질을 생산해 동물실험 결과를 담고 있다. 회사는 코로나19 바이러스에 대한 중화항체 형성을 확인하는 등 높은 수준의 백신 효과를 입증했다.    
 
지플러스생명과학의 식물기반 플랫폼은 기존 백신 개발에 사용되는 유정란이나 동물 세포 배양 기술보다 백신 후보물질을 신속하게 생산할 수 있는 ‘그린백신’이란 점에서 차별화된다. 그린백신은 식물을 생산플랫폼으로 활용해 생산되는 재조합단백질 백신이다. 안전성과 신속성, 경제성이 뛰어나 최근 미국과 캐나다 등에서 감염병 대응을 위한 최적의 기술로 각광받고 있다. 회사 측에 따르면 mRNA 백신 가격의 10분의 1 정도인 2달러 수준으로 1회분을 공급할 수 있고, 2주면 생산이 가능하다.
 
지플러스생명과학 측은 “향후 오송 식물호텔 시스템을 통해 백신 후보 물질을 대량 생산할 예정”이라며 “해당 시스템으로 1회 생산 당 약 2만회 투여 분의 단백질 양산이 기대된다”고 말했다.  
 

이승훈 기자 lee.seunghoon@joongang.co.kr

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