[기획 특집] 우리는 왜 mRNA 암백신을 기대할까? ① 백신의 역사와 원리

<글 싣는 순서>
①백신의 역사와 원리
②백신의 종류
③핵산 백신의 종류
④mRNA 백신이란
⑤암 백신이란
⑥미래 백신에 대한 전망

코로나19의 키워드가 된 백신.  일반인들마저 DNA백신이나 mRNA(메신저RNA) 백신, 바이러스백터 백신 같은 유전자 백신에 대해 관심을 갖게 되면서 관련된 정보들이 넘쳐나고 있다.

먼저 한국 분자·세포생물학회에서 정리한 백신은 “인간을 비롯한 동물에 특정 질병 혹은 병원체에 대한 후천성 면역을 부여하는 의약품”이다.

백신은 주로 질병을 일으키는 미생물 병원체의 항원인식부위와 유사한 구조를 가지지만, 병원체와는 달리 병원성이 없다. 백신을 접종받으면 우리 몸의 면역 체계가 활성화되고, 이를 통해 미래에 침범하게 될 병원체에 대해 우리 몸이 빠르게 대처할 수 있게 된다. 현재 다양한 병원체에 대한 다양한 종류의 백신이 개발되어있다. 선진국에서는 광범위한 예방접종을 통해 집단 면역이 형성되고, 이를 통해 천연두와 같은 특정 질병은 사실상 지구상에서 사라지기에 이르렀다.

백신의 역사

15세기 경에 이미 중국에서는 천연두 환자의 피부 상처 딱지를 가루로 만들어서 이를 코로 흡입하는 방식(천연두 접종)으로 천연두에 대한 면역력을 획득한 경우가 있었다. 이를 통해서 약한 천연두 증상이 나타나기는 하지만 증상이 심각하지는 않았고, 2주에서 4주정도 후에는 완전히 회복되었다고 전해진다.

1세대 백신 개발은 우두(바이러스에 의한 소의 급성 전염성질병)을 이용해서 천연두를 치료하는 방법을 제안한 사람으로 잘 알려진 에드워드 제너(Edward Jenner)에 의해 이루어졌다. 에드워드 제너는 소를 키우는 사람들이 인간에게는 약한 증상만 일으키는 우두에 노출되면서 오히려 천연두에 걸리지 않는다는 점에 주목하여, 천연두를 예방하기위해 우두를 접종하였고 이것이 효과가 있다는 점을 증명하였다.

이는 우두가 천연두와 유사한 항원결정부위를 가지지만 인간에게는 독성이 미약하기에 가능한 것이라 할 수 있다. 이런 방식의 천연두 예방법(vaccination, 소를 뜻하는 라틴어 vacca에서 유래)은 천연두 접종보다 훨씬 안전하기에 천연두 예방에 많은 영향을 끼쳤다.

2세대 백신 개발은 1880년대에 루이 파스퇴르(Louis Paster)에 의해 이루어졌다. 파스퇴르는 광견병 백신, 콜레라 백신 등을 개발하였다. 또한 이때까지만 해도 독성이 없는 병원체를 통한 질병 예방 방법을 백신이라 부르지 않았었지만, 파스퇴르가 제너의 천연두 예방법을 기리기 위해서 자신이 개발한 광견병 예방법을 백신이라 부르게 되었고, 이것이 백신이라는 이름의 유래이다.

그 후 소아마비, 인플루엔자, 홍역, 파상풍, 디프테리아 등 다양한 전염성 질병에 대한 백신이 개발되었고, 이를 통해 많은 질병들의 발병률이 큰 폭으로 감소했다. 가령 미국에서 소아마비의 경우, 1988년도에는 35만명이었던 감염자가 2015년의 경우 74명으로 큰 폭으로 감소했다.

백신의 원리

우리 몸의 면역 반응은 크게 선천성 면역과 후천성 면역으로 구분된다. 그 중 후천성 면역은 여러 특징을 갖는데, 그중 하나가 면역 기억이다. 후천성 면역의 기억은 이전에 인체에 침범했던 병원체의 정보를 기억하여, 미래에 같은 병원체에 감염되면 이에 대해 더 빠르고 강한 면역반응을 유도할 수 있게 해준다. 이러한 기억 작용은 기억 T 림프구와 기억B림프구에 의해서 일어나며, 백신은 이런 기억 작용을 이용해서 질병을 예방할 수 있다.

백신 접종을 통해 병원성은 없지만, 특정 병원체에 대한 항원을 인체에 주입하면 우리 몸에서는 가벼운 증상, 혹은 질병에 대한 증상 없이도 병원체에 대한 기억 림프구들을 생성할 수 있게 된다. 이러한 기억 림프구는 백신 종류에 따라 다르지만, 홍역 백신 같은 경우에는 평생 동안 그 기억을 유지할 수 있다.