[BIO 용호상박] ‘mRNA vs DNA’, 코로나 백신 누가 최후의 승자될까

[이데일리 김유림 기자] 전 세계 코로나가 덮치면서 mRNA와 DNA 기술을 접목한 백신이 등장했다. mRNA 백신은 글로벌빅파마 화이자와 모더나가 상용화까지 성공했으며, DNA 백신은 아직 개발 단계다. 업계에서는 생산단가와 중화항체 형성 차이로 인해 mRNA 방식을 더 유망한 백신 플랫폼기술이라고 평가했다.

[표=김유림 기자]

mRNA 플랫폼 기술은 세계 최초 사용 승인을 받은 코로나 백신이다. DNA 백신은 아직 상용화된 제품은 없다. mRNA와 DNA 백신은 코로나바이러스 표면에 있는 스파이크 단백질을 만드는 유전정보를 담는 점은 같다. 백신에 의해 생성된 인공 스파이크 단백질은 항체 형성을 유도하게 되며, 우리 몸은 면역반응을 일으킨다. 그 다음에 진짜 코로나바이러스가 침투하면, 기억을 하고 있던 면역세포가 즉각 공격하는 기전이다.

기전상 다른 점은 유전자 전도물질이다. 이재갑 한림대 감염내과 교수는 “DNA와 mRNA 백신은 단백질을 만드는 과정이 다르지만, 결국 세포 안에 들어가서 최종 목표(end point)는 스파이크 단백질이다. 바이러스 유전자를 DNA로 전달할 건지, mRNA로 전달할 건지 정도의 차이라고 보면 된다”고 설명했다.

상용화된 mRNA 백신은 모두 ‘지질나노입자(LNP)’를 약물전달체로 사용한다. LNP를 더 안정된 상태로 만들기 위해 들어가는 PEG(폴리에틸렌글리콜) 때문에 심각한 전신 알레르기 증상인 ‘아나필락시스’ 부작용이 있다. DNA 백신은 임상 단계에서 효능이 입증된 약물전달체는 전기천공법(electroporation)뿐이다. 전기천공 과정 중 통증 및 경련이 일어날 수 있고 심한 경우 조직 괴사 부작용이 있다.

mRNA는 반도체를 제조하듯이 기계에서 생산하는 반면 DNA는 박테리아에서 만들어진다. 전문가들은 생산방법과 원재료 투입량 차이로 인해 mRNA보다 DNA 백신의 생산단가가 몇 배가 높다고 전했다.

20년 백신 연구개발 경력의 연구원은 “mRNA는 PCR(유전자증폭) 검사처럼 기계가 만든다. 밥통 같은 데서 만들기 때문에 30평 남짓한 곳에서도 몇백만 도스가 나오는 거다. 생산수율과 안전성, QC(품질관리, Quality control)가 뛰어나다”고 말했다. 이어 “DNA가 박테리아에서 생산할 때 박테리아 컨트롤, 무균 등 여러 복잡한 과정이 더 들어가게 된다. 박테리아로 생산하다 보면 안전성 테스트도 많이 해야 한다. 생산 과정이 더 들어가는 만큼 기계로 찍어낸 mRNA보다 생산 단가가 높아진다”고 덧붙였다.

DNA가 mRNA보다 생산단가가 높아지는 요인은 또 있다. DNA 백신에는 원재료인 DNA가 밀리그램 단위로 들어가며, mRNA는 마이크로그램 단위로 들어간다. 1밀리그램은 1000마이크로그램이다. 백신 원재료인 DNA와 mRNA가 많이 들어가면 갈수록 단가는 당연히 높아질 수밖에 없다.

바이오기업 임원은 “mRNA 백신 상용화 빅파마들도 생산단가에 대한 고민을 하고 있으며, mRNA 양을 줄이고자 노력하고 있다. 모더나는 100마이크로그램, 화이자는 30마이크로그램이 들어가고, 품목허가를 앞두고 있는 큐어백은 12마이크로그램이다. DNA 백신은 밀리그램 단위로 들어가며, 생산단가는 mRNA보다 몇 배나 뛸 수밖에 없다”고 분석했다.

그러면서 “의약품을 출시하려면 가격과 퀄리티가 균형을 이뤄야 한다. 가격이 비싸도 퀄리티가 좋으면 승산이 있지만 DNA 백신은 mRNA 백신보다 중화항체 형성도 잘 안된다. 미국 정부가 DNA 백신 개발사 이노비오 임상 지원을 끊고, 임상 중단 권고를 괜히 한 게 아니다”고 귀띔했다.

DNA 코로나 백신사 미국 이노비오는 지난해 초 백악관까지 초대됐으며, 미국 정부의 전폭적인 지원을 받았다. 하지만 작년 7월 발표한 초기 임상 시험 결과에서 “임상시험 대상 94%에서 항체반응이 있었다”고만 밝히고, 중화항체 생성 임상시험자수를 공개하지 않았다. 중화항체는 코로나바이러스와 싸우는 우리 몸속 무기다. 임상시험에서 혈중 중화항체량과 항체생성 여부가 백신으로서 중요한 지표다.

결국 지난해 9월 미국 식품의약국(FDA)은 이노비오에 임상 보류 조치를 내렸다. 미국 정부는 기존에 지원하기로 했던 임상 2상까지만 투자하고, 3상부터는 지원을 중단하기로 했다. 반면 이노비오와 비슷한 시기에 백신 개발에 착수한 모더나와 화이자는 임상 시험 초기부터 중화항체 형성에 대해 투명하게 공개했다. 모더나 mRNA 백신은 초기 임상참여자 45명 모두에게서 중화항체 생성, 화이자는 임상참여자 24명 전원에서 중화항체가 형성됐다고 발표했다.