한국에 들여오는 AstraZeneca 백신은 Pfizer, Moderna 백신과 어떻게 다른가?

James Jang
2020-12-18
조회수 212

안녕하세요 제임스입니다. 


그동안 기말고사, 성적 관리하느라고 정신없어서 코로나 바이러스 관련글을 쓰지 못하고 있다가 다시 쓰게 되었습니다. 


기사를 보면 한국은 미국, 유럽과는 다르게 Pfizer, Moderna 백신보다는 AstraZeneca 백신을 들여오려고 하고 있습니다. 


제가 추측하는데 그 이유는 AstraZeneca 백신만드는 방법은 이미 수십년간 연구를 해온 기술이고 다른 바이러스들 Zika, Ebola, HIV 백신을 만드는데도 쓰여지고 있습니다. 그리고 이 방법으로만든 Ebola 백신은 긴 임상실험 끝에 이미 미국 식약청 (FDA)에서 approve되어 있습니다. 이미 쓰여지고 있는 방법으로 코로나 백신을 만들고 있는거죠.


반면에 Pfizer, Moderna 백신만드는 방법은, 코로나 바이러스 백신이 처음입니다. 그리고 임상 실험도 매우 빠르게 진행했고, 비교적 적은 임상 참여자로 진행했습니다.


그러므로 한국은 유럽이랑 미국보다는 감염자 숫자가 적고, 시간이 좀더 있기에 AstraZeneca 백신을 택한것 같습니다. 



뉴욕타임즈에 실린 오늘 기사, How the Oxford-AstraZeneca Vaccine Works을 번역해 드리겠습니다.

기사 링크: https://www.nytimes.com/interactive/2020/health/oxford-astrazeneca-covid-19-vaccine.html



       
          

옥스퍼드 대학은 영국-스웨덴 회사인 AstraZeneca와 같이 코로나 바이러스 백신중 하나인 ChAdOx1 nCoV-19 or AZD1222 개발하였다. 임상실험에서 이 백신은 초기 dosage에 따라  90%정도의 효과를 보였지만.  실험 도중에 실수로 참여자들이 서로 다른 dosage의 백신을 접종 받아서. 임상실험의 결과가 늦추어지고 있다. 



   A Piece of the Coronavirus

SARS-CoV-2 코로나 바이러스는 사람의 세포로 침입할수 있도록 만들어진 단백질로 무장되어 있다. 이 Spike Protein은 백신과 치료제에 아주 쓸만한 타깃으로 여겨지고 있다.

       


Oxford-AstraZeneca 백신은 이 Spike Protein을 만들수 있는 염기서열로 만들어져 있다. 그러나 Pfizer-BioNTechModerna 백신들과는 다르게 Oxford-AstraZeneca 백신은 이중가닥 (double strand)인 DNA로 만들어져 있고.  Pfizer-BioNTechModerna 백신은 단일가닥 (single strand)인 RNA로 만들어져 있다.
 


DNA Inside an Adenovirus

연구자들은 이 코로나 바이러스 Spike Protein의 염기서열을 또 다른 바이러스인 아데노 바이러스에 삽입 시켰다. 아데노 바이러스는 감기나 독감을 일으키는 바이러스중에 하나이다. Oxford-AstraZeneca 연구팀은 침팬지를 감염시키는 아데노 바이러스의 유전자를 조작한 ChAdOx1를 백신을 만드는데 사용했다. 이 조작된 아데노 바이러스는 침팬지만 감염시키고, 유전자 조작으로 사람의 세포에 침투하는건 가능하지만 세포안에서 증식은 하지 못하게 되어있다. 

               
       
           

Oxford-AstraZeneca가 만든 AZD1222 DNA 백신은 수십년간 연구해왔던 아데노바이러스 백신으로 만들어졌다. 금년 7월에는 Johnson & Johnson이 만든 Ebola 백신이 사용 허가를 받았고. 현재 에이즈와 Zika바이러스의 백신으로도 임상실험을 진행하고 있다. 


 The Oxford-AstraZeneca가 만든 코로나 바이러스 DNA 백신은 Pfizer and Moderna가 만든 RNA 백신보다 훨씬 더 견고하다. RNA는 쉽게 부서진다. 게다가 아데노 바이러스의 견고한 단백질 벽 속에서 DNA 백신은 보호를 받는다. 그러므로 DNA 백신은 실온 보관이 가능하다. 섭씨 2~8도인 냉장실에서는 최소 6개월동안 보관할수 있다. 



   Entering a Cell

백신이 사람의 팔에 접종이 된 후에.  아데노 바이러스는 사람의 세포에 붙는다. 사람의 세포는 아데노 바이러스를 버블안에 가두어 삼킨다. 아데노 바이러스가 사람 세포안에 들어가면. 이 버블에서 나와서 사람의 DNA가 보관되어 있는 세포의 핵으로 간다. 

       

아데노 바이러스는 자신의 DNA를 사람 세포의 핵에 주입한다. 아데노 바이러스는 복제 하지 못하도록 변형되어 있다. 그러나 코로나 바이러스의 Spike protein 유전자만은 사람 세포가 읽고 복제를 만들어 낼수 있게 되어있다. 이 spike protein DNA는 messenger RNA (mRNA)로 복제된다. 
                                                       

Building Spike Proteins

 spike proteinmRNA 세포핵을 나간다. 그리고 세포안에서 읽혀서 사람 세포는 코로나 바이러스의 spike protein을 만들어 낸다. 

  

       
       
이렇게 사람의 세포에서 만들어진 코로나 바이러스의 spike protein중 일부는 세포벽으로 바로 운송이 된다. 또는 세포안에 남아서 여러 조각으로 잘려진후에 세포벽으로 운송이 된다. 이렇게 세포벽에 전시되어서 사람의 면역 세포에게서 읽혀지게 된다. 

한 편, 조작된 아데노 바이러스는 사람의 면역체제를 가동시키기도 한다. 면역 세포들에게 경고 신호를 보내서. 세포 벽에 전시된 spike protein이 좀더 잘 읽힐수 있도록 해준다. 

         


Spotting the Intruder

아데노 바이러스가 침임해서 Spike protein을 만들어냈던 사람 세포는 죽고. 그 안에서 만들어졌던 spike protein들은 Antigen presenting cells (항원제시세포)들이 가져간다. 


                       
       


           

 코로나 바이러스의 Spike protein들이 전시되면서 Helper T cell (도움 T세포)들도 이들을 읽게 된다. 이들 또한 다른 면역세포들에 신호를 보내서 그들을 데려온다. 



   Making Antibodies

Helper T cell이 데려온 다른 면역 세포들은 B-cell 들이다. 그들은 전시되어 있는 코로나 바이러스 spike protein에 붙는다. B cell들은 Helper T cell에게 가동되고. spike protein를 겨냥한 antibodies (항체)를 엄청난 숫자로 만들어낸다. 

       


           
                                                                                       

   Stopping the Virus

이 B cell 들이 만들어 놓은 항체는 진짜 완전체 코로나 바이러스가 사람몸에 들어왔을때, 코로나 바이러스의 spike protein에 붙어서 면역 세포들이 코로나 바이러스가 어디 있는지 알려주고. 바이러스를 파괴시키도록 해주며. 코로나 바이러스가 사람 세포에 침입하지 못하도록 막는다.

 

       
       
           
               

   Killing Infected Cells

코로나 바이러스가 백신을 맞은 사람몸에 들어와 세포를 감염시켰을때.  Antigen presenting cells (항원제시세포)는 killer T-cell (살해 T세포)를 가동시켜 감염된 세포를 신속하게 없애버린다. 감염된 세포는 spike protein을 자신의 세포벽에 전시해놓고. killer T-cell들이 감염된 자신들을 신속하게 없애도록 해준다. 

       
       


           
                                                                                       

   Remembering the Virus

   The Oxford-AstraZeneca 백신은 접종을 두번 해야 한다. 접종 사이에 4주정도 기간을 두어야 코로나 바이러스에 잘 싸울수 있도록 면역체제를 생성하게 된다.  그런데 연구자들이 실수로 임상실험 참여자들에게 첫번째 접종때 보통 dose의 반만 접종을 해버렸다. 


그런데 놀랍게도. 첫 번째 접종을 half dose만 받은 참여자들에게 90%의 효과가 나타났다. 반면에 보통 dose를 받은 사람은 62%만 효과가 나타났다. 연구자들은 half dose가 진짜 코로나 바이러스에 감염됬을때 상황이랑 좀더 비슷하기에 좀더 면역체제가 잘 생성된거라고 추측하고 있다.


       
       

백신이 만든지 오래되지 않았기에 연구자들은 얼마나 오랬동안 백신이 코로나 바이러스로 부터 보호해주는지는 아직 알지 못한다. 그러나 수개월동안 보호가 가능할것이고. 그 이후에는 면역체제에서 만든 antibodies 항체와  killer T-cells들의 숫자가 감소할거라고 예상한다. 그러나 면역 세포중에 특별한  memory B-cells(기억 B세포)과 memory T-cells (기억 T세포) 들이 코로나 바이러스의 spike protein을 기억하여. 코로나 바이러스부터 수년간 아니면 수십년간 보호를 해줄수도 있다. 



   Vaccine Timeline

   January, 2020 :Researchers at the University of Oxford’s Jenner Institute begin work on a coronavirus vaccine.

   March 27 Oxford researchers begin screening volunteers for a human trial.

   April 23 Oxford begins a Phase 1/2 trial in Britain.

   April 30 Oxford partners with AstraZeneca to develop, manufacture and distribute the vaccine.

   May 21 The U.S. government pledges up to $1.2 billion to help fund AstraZeneca’s development and manufacturing of the vaccine.

   May 28 A Phase 2/3 trial of the vaccine begins in Britain. Some of the volunteers accidentally receive half of the intended dose.

   June 23 A Phase 3 trial begins in Brazil.

   June 28 A Phase 1/2 study begins in South Africa.

   July 30 A paper in Nature shows the vaccine appears safe in animals and seems to prevent pneumonia.

   Aug. 18 A Phase 3 trial of the vaccine begins in the United States, with 40,000 participants.

   Sept. 6 Human trials are put on hold around the world after a suspected adverse reaction in a British volunteer. Neither AstraZeneca nor Oxford announce the pause.

   Sept. 8 The news about paused trials becomes public.

   Sept. 12 The clinical trial resumes in the U.K. but remains paused in the United States.

   Oct. 23 After investigation, the Food and Drug Administration allows the Phase 3 clinical trial to continue in the United States.

   Nov. 23 AstraZeneca announces clinical trial data that shows an initial half dose of the vaccine appears more effective than a full dose. But irregularities and omissions prompt many questions about the results.


 Dec. 7 The Serum Institute of India announces that it has applied to the Indian government for emergency use authorization of the vaccine, known as Covishield in India.

Dec. 8 Oxford and AstraZeneca publish the first scientific paper on a Phase 3 clinical trial of a coronavirus vaccine.

Dec. 11 AstraZeneca announces that it will collaborate with the Russian creators of the Sputnik V vaccine, which is also made from adenoviruses.

2021 The company expects to produce up to two billion doses next year. Each vaccinated person will require two doses, at an expected price of $3 to $4 per dose.

   
Sources: National Center for Biotechnology Information; Nature; Lynda Coughlan, University of Maryland School of Medicine.