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1. 백신 개발의 유형
1.1. RNA 백신
RNA 백신은 바이러스 항원 유전자를 RNA 형태로 투여하는 방식의 백신이다. 투여된 RNA는 숙주 세포내로 유입되어 면역반응을 일으킬 수 있는 바이러스 항원 단백질을 생산한다. 대표적인 예로는 에볼라 백신과 코로나19 백신(모더나, 화이자)을 들 수 있다. RNA 백신은 전통적인 백신과 달리 실제 항원이 투입되지 않고 유전 정보만을 전달하여 숙주 세포 내에서 실제 항원이 만들어지는 방식이다. 이는 연구/생산 기간이 짧고 다른 백신 제품에 적용이 용이하다는 장점이 있다. 또한 소량의 mRNA로도 충분한 면역 반응을 유도할 수 있으며, mRNA가 세포 내에서 자연스럽게 분해되어 부작용 위험이 낮다. 하지만 낮은 안정성과 까다로운 저온 유통 조건 등의 단점도 있다.
1.2. DNA 백신
DNA 백신은 바이러스 항원 유전자를 DNA 형태로 투여하는 백신이다. 투여된 DNA는 숙주 세포 내로 유입되어 바이러스 항원 단백질을 발현시킨다. 대표적인 DNA 백신으로는 코로나19 백신 중 이노비오 백신이 있다.
DNA 백신의 작용 기전을 살펴보면, 백신에 포함된 DNA가 숙주 세포 핵 내로 들어가 mRNA로 전사된다. 이렇게 만들어진 mRNA가 세포질 내의 리보솜에서 번역되어 바이러스 항원 단백질을 생산하게 된다. 이렇게 생산된 항원 단백질은 세포 외부로 분비되어 면역세포의 표적이 되어 면역반응을 유발한다.
DNA 백신의 장점은 연구/생산 기간이 짧아 pandemicm 대응에 유리하고, 허가된 제품을 기반으로 다른 백신 생산에 적용이 가능하다는 것이다. 단점으로는 안전성 확보가 어렵고, 체내 유전자 전달에 대한 우려가 있다는 점이 지적된다.
DNA 백신 기술은 아직 실험 단계에 머물러 있지만, 향후 백신 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 특히 새로운 변이 바이러스에 신속하게 대응할 수 있는 플랫폼 기술로 주목받고 있다.
1.3. 재조합 (Recobinant Protein) 백신
재조합 (Recobinant Protein) 백신은 바이러스 항원 단백질을 유전자재조합 기술을 통해 인공적으로 제조하여 투여하는 백신이다. 재조합 백신은 유전자 재조합 기술을 통해 병원체의 원래 항원 단백질을 분리하여 생산하거나, 혹은 병원체의 항원 유전자를 다른 세포에 주입하여 항원 단백질을 발현시켜 제조한다. 이러한 방식으로 만들어진 재조합 단백질은 독성이 없는 안전한 항원이 되며, 주입 시 면역 반응을 유발하여 질병 예방에 효과적이다.
대표적인 재조합 단백질 백신으로는 B형 간염 백신, 자궁경부암 백신(HPV), 코로나19 백신(노바백스) 등이 있다. B형 간염 백신의 경우 B형 간염 바이러스의 표면 항원 단백질을 유전자 재조합 기술로 생산하여 백신 성분으로 사용한다. 자궁경부암 백신(HPV 백신)은 HPV 바이러스의 주요 단백질인 L1 단백질을 유전자 재조합 기술로 생산한 것이다. 노바백스 코로나19 백신 역시 SARS-CoV-2 바이러스의 스파이크 단백질을 유전자 재조합 방식으로 제조한 것이다.
재조합 단백질 백신의 장점은 안전성이 높고 대량 생산이 용이하다는 것이다. 실제 병원체를 사용하지 않고 순수 단백질만을 투여하므로 부작용 위험이 낮다. 또한 유전자 재조합 기술을 통해 대량 생산이 가능하여 신속한 공급이 가능하다는 특징이 있다. 다만 백신 생산 과정이 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있다.
1.4. 바이러스 백터 (Viral Vector) 백신
바이러스 백터 (Viral Vector) 백신은 바이러스 항원 유전자를 다른 바이러스에 넣어 투여하는 방식이다. 바이러스성 벡터는 레트로바이러스와 같이 역전사 효소를 가지고 있어 세포 내에 도달한 뒤 역전사를 통해 설계한 mRNA를 주입한다. 바이러스 고유의 높은 침투율을 이용하기 때문에 전달 효율이 높으나 안전성이 확보되지 않아 아직 실험적 연구 단계에 있다. 이 백신 유형은 코로나19 백신인 아스트라제네카와 얀센 백신에 활용되었다. 높은 전달 효율이 장점이지만 안전성 문제로 인해 아직 더 많은 연구가 필요한 실정이다.
1.5. 불활화 백신 (Inactivated)
불활화 백신 (Inactivated)은 바이러스 병원체를 물리적 혹은 화학적 방법으로 비활성화(사멸)시켜 만든 백신이다. 병원체를 열, 화학물질, 방사선 등으로 처리하여 병원성은 제거하되 면역원성은 유지하도록 한다.
불활화 백신은 안전성이 높으며 보존이 용이하다는 장점이 있다. 그러나 면역원성이 약하여 여러 번의 접종이 필요하고 면역 지속 기간이 상대적으로 짧다는 단점이 있다. 따라서 불활화 백신은 일반적으로 유아나 노약자와 같이 면역 기능이 약한 계층에게 적합하다.
대표적인 불활화 백신으로는 소아마비, 콜레라, A형 간염, 인플루엔자, COVID-19 백신(시노팜, 시노백) 등이 있다. 이들 백신은 바이러스를 비활성화하는 방법에 따라 열처리, 화학처리, 방사선 조사 등으로 구분된다.
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