[김우재의 보통과학자] 한국형 백신과 축적의 시간, 그리고 카리코의 오래된 논문 (2022.03.04)
[김우재의 보통과학자]한국형 백신과 축적의 시간, 그리고 카리코의 오래된 논문 (daum.net)
[김우재의 보통과학자]한국형 백신과 축적의 시간, 그리고 카리코의 오래된 논문
“신속대응 기술은 신속하게 개발된 것이 아니며 눈에 보이는 빙산은 실상 훨씬 더 큰 모습으로 존재한다. 향후 20년을 대처하는 백신허브구축과 글로벌 리더십 확보에 필수적 고려사항이다.”
news.v.daum.net
[김우재의 보통과학자] 한국형 백신과 축적의 시간, 그리고 카리코의 오래된 논문
mRNA 백신의 길고 지루한 역사(끝)
“신속대응 기술은 신속하게 개발된 것이 아니며 눈에 보이는 빙산은 실상 훨씬 더 큰 모습으로 존재한다. 향후 20년을 대처하는 백신허브구축과 글로벌 리더십 확보에 필수적 고려사항이다.” - 성백린 교수, ’mRNA 백신기술 혁신과 코로나19 대응’ 중에서
”최근 관련 기업들이 내놓은 데이터는 원천기술 확보부터 생산까지 모두 분절돼 있다.” - 리mRNA(메신저리보핵산) 백신 개발 국책연구 평가자로 참여한 한 관계자의 말 중에서
“mRNA 백신 개발에 기여한 사람 중 한 명이라는 사실에 매우 기쁘지만 백신 개발에는 수십 년 동안 여러 분야의 수많은 발전이 필요했다. 여기에 관여한 수백 명에게 경의를 표한다.” - 카탈린 카리코 바이오엔테크 부사장
한국형 백신 개발의 현실
신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 사태 이후 한때 'K방역'이라는 말은 팬데믹의 고통 속에서도 한국인들에게 자긍심을 심어주는 단어였다. 코로나19 팬데믹이 시작된지 2년이 다 됐지만, 아직 국산 백신 소식은 들리지 않는다. 식품의약품안전처가 최근 발표한 ‘2021년 상반기 백신산업 최신동향집’에 따르면, 글로벌 백신 시장은 2020년 기준으로 230억 6500만달러 규모이며, 현재 전세계에서 개발 중인 예방 백신 파이프라인은 약 423개로, 이 중 코로나19를 표적으로 하는 백신이 약 111개 22%로 가장 많다. 국내 코로나19 백신 개발 현황은, 7개 사에서 10개의 임상이 진행 중이며 이 중 SK바이오사이언스의 유전자 재조합 백신인 GBP510만이 임상3상에 돌입한 것으로 나타났다. 이 유전자 재조합 백신은 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 정제해 인체에 주입하는 방식이다. 임상이 차질 없이 진행될 경우, 빠르면 내년 상반기에나 상용화가 가능하며, 전 세계 승인까지 고려하면 여전히 출시 시기를 특정하는건 어렵다는게 중론이다. 우리 국민이 코로나19 국산 백신을 접종하기 위해선 아직 꽤 먼 길이 남아 있는 셈이다.
식약처 보고서는 국내 백신 산업 동향에 대해 자세히 적고 있다. 정부는 2006년 생명공학육성 기본계획을 시작으로 감염병 관련 중장기 계획을 세우기 시작했으며 지금까지 7차례에 걸쳐 감염병 계획을 수립했다고 나와있다. 백신의 개발과 지원에 대한 정부의 계획은 바로 이 계획들에 포함되어 있다고 한다. 즉, 한국이 백신의 문제를 중장기적 국가 과제로 인식하기 시작한건 이제 겨우 15년이 되었다는 뜻이다. 최초의 mRNA 백신회사 큐어백이 2000년도에, 현재 mRNA 백신기술을 보유하고 있는 바이오엔테크가 2008년 설립되었으니, 한국의 백신 개발과 지원 정책은 mRNA 백신이 바이오 제약 업계에서 가능성을 인정받던 시기에 시작된 셈이다.
한국에서 백신 관련 정책을 수립하고 산업을 지원하는 주요 부처는 과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처, 질병관리청으로 구성된다. 주요 부처만 해도 셋이 넘는다는건, 신속하고 일관성 있는 백신개발이 거의 불가능하다는 뜻이기도 하다. 한국형 관료들의 특성상, 이렇게 중요한 국가적 과제를 여러 부처로 쪼개놓았다는 건, 성과는 자신의 것으로 만들고, 책임은 타부서로 미루기 위한 교묘한 장치로 봐도 무리가 없을 것이다. 관료주의는 신약개발과 같은 혁신을 방해한다.
메르스(MERS·중동호흡기증후군) 사태를 겪었으면서도, 한국 정부는 백신개발에 대해 그다지 심각하게 생각하지 않았다. 2007년부터 시작된 감염병 관련 중장기 계획을 살펴보면, 백신과 감염병 관련 연구개발에 지원이 시작된건 제3차 생명공학육성기본계획이 수립되는 2017년부터다. 이전까지 백신에 대한 연구는 대부분 신종인플루엔자와 조류인플루엔자 등 인수공통감염에 국한되어 있었다. 백신자주권 조기 확보를 위한 대책이 처음 등장하는 것도 2018년부터다. 코로나19 팬데믹이 시작되고 나서부터 정부는 감염병 관련 계획의 대부분을 백신으로 도배하기 시작한다. 그리고 20201년 발표된 중장기 계획에는 ‘코로나19 극복과 K바이오헬스 산업 도약을 위한 범정부 ‘치료제 백신등 개발 지원대책’ 수립 및 기업의 치료제 백신연구 개발지원’ 항목이 들어갔다. K관료들은 정말 한류를 사랑한다.
한국형 백신을 위해 넘어야 할 산들
코로나19 팬데믹에서 mRNA 백신은 주인공이 되었다. 모더나와 화이자라는 브랜드 이름은 이제 전국민이 알 정도로 유명해졌고, 어떤 백신이 더 효과적인지도 대부분의 국민이 알 정도가 되었으니, mRNA 백신이야말로 코로나19가 탄생시킨 최고의 혁신브랜드인 셈이다. 코로나19가 터지기 전까지, 국내에서 mRNA 백신개발을 하던 기업은 없었다. 성백린 연세대 생명공학과 교수의 말처럼, 부끄러운 얘기지만 어느 백신플랫폼도 우리가 선도적으로 개발한 것은 하나도 없었다. 화이자와 모더나의 성공과 코로나19 팬데믹으로 정부가 엄청난 세금을 투자해 국책과제를 선정하기 시작하자마자, 국내의 여러기업들이 뛰어들어 소위 ‘K-mRNA 컨소시엄’을 구성했다. 한국혁신의약품컨소시엄(KIMco)는 한미약품, 에스티팜, GC녹십자 3사의 힘을 합쳐 ‘차세대 mRNA 백신 플랫폼 기술 컨소시엄’을 출범하고, 최근 코로나19 mRNA 백신 후보물질인 STP2104의 임상 1상 시험계획신청(IND)를 완료했다. 만약 임상3상까지 무사히 완료된다면, 한국도 mRNA 백신 자체기술을 갖게 될지 모른다.
늦었지만 정부가 백신자주권 문제를 인지하게 된건 다행이다. 그동안 정부는 특허가 풀린 일부 백신의 제조를 제외하면, 대부분의 백신을 외국에 의존해왔기 때문이다. 코로나19 바이러스 같은 감염병은 여전히 한 국가를 위협하는 파괴력을 가지고 있음이 증명되었고, 감염병에 근본적으로 대처하는 방법은 백신 뿐이다. 글로벌제약사의 백신 판매 방식은 폐쇄적이고 불평등하다는 것이 이미 잘 알려져 있으므로, 백신자주권을 갖추기 위해선 백신의 개발단계에서부터 임상1~3상은 물론 대량으로 백신을 생산할 수 있는 시설 모두를 갖추어야 한다. 한국은 아직도 mRNA 백신을 국내에서 생산할 수 있는 기술을 갖추지 못했다. 다행히 국내의 바이오제약산업은 지난 십여년간 눈부시게 발전했으며, 국내에도 점차 신약 생산시설이 갖추어지는 중이다. 정부가 길을 닦고, 기업이 정부와 호흡을 맞춘다면, 한국에서 성장한 바이오산업의 인프라를 활용한 자주적인 백신 생산도 먼 미래는 아닐 것이다.
하지만 넘어야 할 산은 많다. 가장 첫 번째 난관은 국내 기업과 연구진의 mRNA 백신 기술력이 이제 막 시작단계라는 점이다. K-mRNA 컨소시엄 또한 mRNA백신 파이프라인을 구축하는건 처음이다. 컨소시엄에 참여한 에스티팜이 mRNA백신 후보물질 개발에 성공한다 해도, 이를 대량생산하는건 또 다른 문제다. 예를 들어 컨소시엄의 일부인 한미약품의 평택 공장은 대장균 기반이며, mRNA 생산기지가 아니다. 이를 보완하기 위해 삼성바이오로직스, 셀트리온, SK바이오사이언스 등 모두가 mRNA 생산시설을 준비하고 있지만, 이들 대기업들은 원천기술보다 생산기술 확보에 주력하고 있다.
현재의 mRNA백신시장만 보고 대형 설비를 준비했다가, 코로나19가 종식되면 공장 운영 자체에 어려움을 겪을지도 모르기 때문이다. 이외에도 국책 과제에 선정된 여러 기업들이 mRNA 백신개발에 뛰어들었지만, 각 기업이 내놓은 데이터들은 백신의 원천기술 확보부터 생산까지 모두 분절되어 있다. 예를 들어 개발은 국내에서 해도, 임상은 해외에서 진행해야 하는 난관이 기다리고 있다는 뜻이다. 정부는 바로 이 문제를 적극적으로 조율해야 한다.
두번째 난관은 촘촘한 그물망처럼 mRNA백신을 둘러싸고 있는 글로벌 특허다. 특허청 약품화학심사과가 2021년 내놓은 ’mRNA 백신 특허분석 보고서’에 따르면, mRNA 백신 관련 특허패밀리는 691개에 달한다. 이 중 미국이 72%의 권역별 점유율을 보여주고 있으며, 유럽이 65%로 그 다음이다. 한국은 17%의 점유율을 차지하고 있다. mRNA 백신을 생산하기 위한 공정은 크게 ‘항원 최적화→ mRNA 합성과 변형→분리 정제→mRNA와 LNP(지질나노입자) 제조공정→제형화’의 5단계로 나뉘는데 각 단계마다 글로벌 제약사들의 특허그물이 촘촘하게 드리워 있고, 이미 다양한 지식재산권 분쟁이 진행 중이다. 특허청은 이 중 특히 항원 최적화 공정에 걸려 있는 미국립보건원(NIH) 특허, mRNA 합성 및 변형에 걸려 있는 펜실베이니아대와 트리링크의 특허, mRNA를 LNP와 결합시키는 제조공정에 걸린 아뷰터스와 아퀴타스의 특허가 중요한 것으로 분석했다. 국산 mRNA백신이 상용화되기 위해서는 이들 특허를 모두 회피할 수 있는 자체 기술이 개발되어야 한다.
특허청 보고서의 결론부는 다음과 같이 마무리된다. “한국은 mRNA 백신의 글로벌 백신 생산기지로서 지재권 분쟁 위험도가 비교적 낮은 것으로 분석되며 코로나19 특화 mRNA 백신의 경우, 특허출원 공개 및 등록 청구범위 확정시까지 상당한 시간이 소요될 것이므로, 관련 출원의 공개, 국내진입여부 및 심사진행상황에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다."
권순만 보건산업진흥원장은 얼마전 열린 국회 보건복지위 국정감사에서 “특허가 복잡하게 얽혀 있다. 단기적으로 피하는건 어렵다”고 말했다. 대한백신학회 홍기종 편집위원장은 “백신 개발을 위해 시간이 됐든, 돈이 됐든, 인력이 됐든 열심히 쫓아가고 있지만 아직 뒤쳐진다”고 말했다. 홍 위원장은 “우리가 열심히 했는데도 해결되지 않고 있다. 그것에 대한 답은 시간이다. 국내 회사들이 빠르게 따라가는 상황이다. 시간이 필요하다”며 시간의 중요성을 강조했다. 답은 시간이다.
축적의 시간과 mRNA백신의 역사
화이자와 바이오엔테크, 모더나가 코로나19 mRNA백신을 3개월만에 만들어낼 수 있었던 이유는, 이미 25년전부터 mRNA백신을 위한 연구 투자가 이루어지고 있었기 때문이다. 우리가 이미 살펴봤듯이, mRNA백신의 개발사는 1960년대 mRNA의 발견까지 거슬러 올라가는 반세기의 역사다. 이 연구의 주인공들은 대부분 미국에서 연구를 수행했으며, 따라서 현재 mRNA백신의 기술특허 대분이 미국의 대학과 국립연구소에 집중되어 있는건 결코 우연이 아니다. 최초로 mRNA백신이 생쥐에서 시험된 때가 1993년으로 당시 필자는 생물학과 대학신입생이었다. 한국은 1990년대가 되어서야 제대로된 분자생물학 연구가 시작된 나라다. 즉, 한국의 바이오의약산업 역사는 미국에 비하면 반세기가 넘게 뒤쳐져 있었다는 뜻이다. 그나마 이렇게 빠른 시간에 선진국을 따라잡을 수 있었던건, 정부의 정책과 정치에 휘둘리지 않고 대학과 기업에서 묵묵히 연구해온 과학기술자들의 덕일 것이다.
지난 2015년 이정동 서울대 교수가 주도해 서울대 공과대학 교수들을 주축으로 출판된 책 《축적의 시간》은 한국의 산업이 처한 경쟁력의 위기를 고부가가치 핵심기술, 창의적 개념설계역량의 부재에서 찾고, 이를 극복하기 위해 시행착오를 거치며 경험과 지식을 축적하고 숙성시키는 이른바 ‘창조적 축적’을 지향하는 사회시스템과 문화를 구축해야 한다고 주장한다. 한국 사회는 ‘축적의 시간’이라는 사회적 합의를 통해야만 새로운 선진국으로 도약할 수 있다는게 이정동 교수의 결론이었다. 이후 출간된 이정동 교수의 저서 《축적의 길》은 《축적의 시간》에서 진단한 한국사회에 처방을 내린다. 이정동 교수가 한국 산업계의 착각으로 꼽은 5가지 중 “중국은 우리의 생산공장이다”라는 지적은, 최근 요소수 사태로 현실이 됐다. 문재인 대통령은 2019년 이 책을 청와대 비서진에 돌리며 이정동 교수를 대통령 경제과학특별보좌관에 임명했으나, 요소수 사태를 막지 못했다. 어쩌면 한국에서 정말 축적의 시간이 필요한 분야는 과학기술과 산업분야가 아니라 정치인지도 모른다.
바로 며칠전, 인도에서 첫 DNA 기반 코로나19 백신 승인 소식이 날아들었다. 자이코브디(ZyCov-D)라는 이름의 이 백신은 인도의 제약회사 자이더스 카딜라가 개발했으며, 원형 DNA인 플라스미드 형태로 인체에 주입되어 이론상으로는 mRNA보다 더 오랜기간 동안 바이러스의 스파이크 단백질을 만들어낼 수 있다. 그동안 DNA 백신이 주춤했던 이유는, mRNA보다 면역활성이 떨어진다는 이유 때문이었고, 연구자들은 대부분 유전정보를 발현하기 위해 세포질이 아니라 세포핵까지 들어가야 하는 DNA의 특성 때문으로 생각했다. 자이코브디는 이 문제를 해결하기 위해 미국 회사 파마제트가 개발한 ‘트로피스’를 이용하는데, 주사기 없이 고압의 유체흐름을 이용해 피부 안으로 백신을 주입하는 기술이다.
국내에서도 제넥신과 진원생명과학 등의 기업이 코로나19 DNA백신을 개발 중인 것으로 알려져 있다. 이 중 포스텍 교수이자 제넥신의 대표로 있는 성영철 교수는 1990년대부터 지금까지 DNA백신을 연구해온 과학기술인으로 유명하다. 창업주인 그는 최근 DNA백신 개발에 매진하기 위해 경영일선에서 물러날 정도로, 연구개발현장이 더 익숙한 과학자다. 정부는 mRNA백신개발에 놀라 K-mRNA백신개발에만 매달려 있지만, 축적의 시간을 생각하면 한국이 먼저 개발할 백신은 mRNA가 아니라 DNA에서 나올 가능성이 더 높다. 성영철 교수와 그의 연구진이 지난 25년간 축적해온 DNA백신 기술에는, 분명 온갖 시행착오의 경험이 녹아 있을지 모르기 때문이다.
1985년 무명의 과학자 카탈린 카리코는 미국 생물화학 및 생물물리 연구저널(BBRC)이라는 학술지에 기호로 가득한 논문 한 편을 출판했다. 카탈린이 처음으로 제1저자가 된 논문이다. 타자기로 작성된 이 오래된 논문은 지금까지 겨우 32번 인용되었을 뿐이지만, 카탈린이 처음으로 RNA라는 분자를 만나 사랑에 빠졌음을 보여주는 흔적이다
연구비도 단 한번 받지 못하고, 대학에서 쫓겨나면서까지 mRNA에 매달렸던 카탈린의 그 집념이, 식어가던 RNA치료제 시장을 살려낼 수 있었다. 카탈린 카리코가 보낸 45년이 넘는 축적의 시간은, 결국 보상받게 되었지만 그 과정은 결코 순탄하지 않았다. 모든 혁신에는 그런 축적의 이야기가 숨어 있다. 그리고 보통과학자들은 언젠가 혁신이라는 열매를 맺을 나무를 키우기 위해 매일 비료를 뿌려 축적을 완성하는 사람들이다. 우리는 비료를 뿌린 농부의 이름을 기억하지 않지만, 그들이 없다면 혁신이라는 열매는 결코 완성되지 못할 것이다. 카탈린 카리코가 노벨상을 수상한다면 와이스만과 발표한 2005년의 논문이 조명되겠지만, 나는 1985년 아무도 모르게 발표된 이 논문에 더 큰 가치가 있다고 생각한다. 아무도 읽지 않지만 오늘도 논문을 발표하는 모든 보통과학자들은 이 말의 의미를 이해할 것이다.
※ 참고자료
-https://www.dongascience.com/news.php?idx=47964
-https://www.kipo.go.kr/kpo/BoardApp/UCovidApp?c=1003&seq=54
-https://www.mdpi.com/1422-0067/19/11/3605
-Kariko, K., & Ludwig, J. (1985). n-Decyl-NHpppA2′ p5′ A2′ p5′ A a phosphatase-resistant, active pppA2′ p5′ A2′ p5′ A analog. Biochemical and biophysical research communications, 128(2), 695-698.
글=김우재 동아사이언스 20221.12.30
※ 필자소개
김우재 어린 시절부터 꿀벌, 개미 등에 관심이 많았다. 생물학과에 진학했지만 간절히 원하던 동물행동학자의 길을 자의 반 타의 반으로 포기하고 바이러스학을 전공해 박사학위를 받았다. 이후 박사후연구원으로 미국에서 초파리의 행동유전학을 연구했다. 초파리 수컷의 교미시간이 환경에 따라 어떻게 변하는지를 신경회로의 관점에서 연구하고 있다. 모두가 무시하는 이 기초연구가 인간의 시간인지를 이해하는데 도움이 될 것이라고 주장하고 다닌다. 과학자가 되는 새로운 방식의 플랫폼, 타운랩을 준비 중이다. 최근 초파리 유전학자가 바라보는 사회에 대한 책 《플라이룸》을 썼다.
/ 2022.03.04 옮겨 적음