올해 노벨 생리의학상의 영예는 혁신적인 ‘메신저리보핵산(mRNA) 백신’ 개발에 단초를 제공해 현시대 인류 최대 보건 위협인 코로나19 팬데믹 종식에 기여한 의학자 2명에게 돌아갔다. 이들이 발전시킨 mRNA 기술은 신종 감염병 뿐 아니라 암 치료 백신 개발 등 다른 질병 극복에도 활용 가치가 높다는 평가다.

스웨덴 카롤린스카의학연구소 노벨위원회는 2일(현지 시간) 커털린 커리코(68) 헝가리 세게드대 교수와 드루 와이스먼(64) 미국 펜실베니아 페렐만 의대 교수를 2023년 노벨 생리의학상 공동 수상자로 선정했다고 발표했다.

노벨위원회는 “두 사람은 2020년 초 출현한 코로나19에 효과적인 mRNA 백신 개발을 가능하게 한 ‘뉴클레오시드(핵산) 염기 변형’을 발견했다”고 선정 이유를 밝혔다. 또 “그들의 발견 덕분에 mRNA가 인체의 면역 시스템과 어떻게 상호작용하는지 이해할 수 있게 됐으며 인류 최대 보건 위기 기간에 전례없는 속도로 백신 개발을 가능하게 했다”고 밝혔다.

이번 코로나19 mRNA 백신 개발 기여자의 노벨상 수상은 수십년 이상 검증된 연구 성과에 주로 상이 수여된다는 기존 관행을 깼다는 의미도 크다. mRNA 백신은 개발 이후 일반 대중의 건강과 질병 극복에 활용된지 불과 4년만에 노벨상 수상이라는 이례적 기록을 썼다.

두 의학자의 노벨상 수상은 어느 정도 예견됐다. mRNA 백신은 코로나19가 출현하자마자 초스피드로 개발돼 영국에서 첫 접종이 이뤄지기까지 1년이 채 걸리지 않았다. 보통 백신을 비롯한 의약품 개발에 수 년에서 길게는 10년 이상 걸린다는 점에서 mRNA 백신의 엄청난 개발 속도에 의학계는 놀라움을 감추지 못했다. 한편으론 부작용에 대한 검증 기간이 짧은 데 대한 우려도 제기됐었다.
하지만 백신 개발의 기초가 된 mRNA 기술에 대한 연구는 이미 오래전부터 진행돼 왔고 그 밑바탕에는 커리코, 와이스먼 교수의 집념과 열정이 있었다. 두 사람은 2021년 ‘프리 노벨상’으로 불리는 래스커상을 수상하기도 했다.

기존의 전통적인 약독화, 불활성화 백신이나 바이러스 벡터(전달체) 방식의 백신은 모두 대규모 세포 배양을 필요로 해 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 팬데믹과 같은 비상 상황에선 신속한 백신 개발에 걸림돌이 될 수 밖에 없다. 1980년대에 세포 배양이 필요없는 mRNA 생산 방법이 소개됐는데, 이른바 ‘시험관내 전사(in vitro transcription)’ 방식이다.

mRNA는 유전 정보가 담긴 DNA로부터 ‘전사(transcription) 과정’을 거쳐 만들어지며 세포질 안의 리보솜에 유전 정보를 전달함으로써 생명 활동의 기본이 되는 단백질이 생산된다. 그래서 mRNA는 ‘생명 활동의 설계도’로 불린다. 따라서 mRNA가 인체 세포 내로 들어가면 원하는 단백질이 생성될 수 있다.
문제는 mRNA가 매우 불안정한 물질인 동시에, 의도치 않게 강한 선천 면역반응(염증 반응)을 불러일으킨다는 점에서 임상적 응용에 제약이 있었다.

1990년대 펜실베니아대 동료로 만난 커리코와 와이스먼 교수는 ‘변형된 뉴클레오시드’를 이용해 시험관내에서 mRNA를 대량 합성해 선천 면역반응을 회피하고, 안정성이 증가하는 기술을 처음으로 고안해 냈다.
이들의 연구는 코로나19가 터지기 15년 전인 2005년 처음 논문으로 발표됐고 2008년과 2010년에도 이어졌다. 두 사람의 연구는 mRNA의 임상 적용(환자 치료)의 중요한 장벽을 제거했다는 평가를 받는다.

2010년대부터 mRNA 기술 연구에 제약 기업들이 뛰어들었고 지카 바이러스나 메르스(중동호흡기증후군) 백신 연구에도 활용됐다. 코로나19가 터지자 화이자·바이오엔테크사와 모더나사는 인체 투입 시 코로나 바이러스의 표면 단백질(스파이크 단백질)을 생성(인코딩)하는 ‘염기 변형 mRNA 백신’을 10개월여 만에 개발했다.
두 기업의 백신은 95% 안팎의 획기적 예방 효과를 나타냈고 2020년 12월 국제적으로 승인됐다. 이후 전 세계적으로 130억 도스 이상 접종돼 코로나 팬데믹 종식에 기여했다.

배성만 서울아산병원 감염내과 교수는 “코로나19 팬데믹 상황에서 mRNA 백신이 신속하게 개발된 것은 mRNA 변형 기술의 응용이 결정적 역할을 한 것으로 평가된다”고 설명했다.
엄중식 가천대 길병원 감염내과 교수는 “코로나19 백신이 개발된 지 4년 만에 노벨상을 수상한 것은 전례가 없는 일이긴 하지만, 백신 개발로 인해 수 많은 생명을 구하고 코로나19 팬데믹을 엔데믹(풍토병화)으로 만드는 데 크게 기여했다는 점에서 충분히 받을만하다”고 평했다.

mRNA 기술은 최근엔 암 극복이란 새로운 영역에 도전하고 있다. 모더나사는 미국 머크사와 함께 흑색종(피부암) 환자 대상으로 mRNA 기반 새 치료제를 임상시험 중에 있으며, 암 재발 위험을 44%나 낮췄다고 보고해 세계를 놀라게 했다.
또 바이오엔테크사는 로슈사와 손잡고 대표적 난치암인 췌장암 mRNA 백신 연구를 진행했고 16명의 환자 중 T세포 면역반응이 일어난 환자에서 일어나지 않은 환자에 비해 재발이 훨씬 적음을 발표했다. 아직 초기 단계이지만 가능성을 제시했다는데 의미가 크다.

미국을 비롯한 주요 선진국에서는 mRNA를 활용한 암 백신 개발에 뛰어들고 있다. 이런 과정이 성공하면 암 치료의 패러다임도 바뀔 것이라는 전망이 나온다.
이세훈 삼성서울병원 혈액종양내과 교수는 “코로나19때의 경험처럼 백신은 몸의 면역 체계를 작동시키는데, 암에도 이를 적용할 수 있으면 재발을 막을 뿐 아니라 나아가 암을 예방하는 단계에도 이를 수 있다”면서 “무엇보다 mRNA 암백신은 개발이 빠른 것이 장점인 만큼, 환자 맞춤형으로 개발하는 데 적합하다”고 말했다.

한편 커리코 교수는 바이오엔테크사의 수석 부사장 등을 지냈으며 이후 회사 고문으로 활동해왔다. 2021년 이후 헝가리 세게드대 교수와 미국 펜실베니아 페렐만 의대 부교수로 재직하고 있다. 커리코 교수는 역대 13번째 여성 노벨생리의학상 수상자로 기록됐다.

민태원 의학전문기자 twmin@kmib.co.kr

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