코로나-19 마이크로바이옴 백신 세계 최초 개발

질병청은 올 겨울 코로나-19가 지난 겨울과 비슷한 규모로 유행할 것이라 관측했다. 당시 코로나19 주간 환자수는 7만~20만명 정도로 추정됐다. 코로나19는 기존에 백신을 접종했어도 시간이 지날수록 백신을 통해 얻은 항체와 중증 예방효과가 감소하기 때문에 65세 이상 어르신 등 고위험군은 매년 절기 접종이 필요하다.

황인상 기자 his@

인류가 코로나-19를 극복했지만 전문가들은 팬데믹이 주기적으로 반복될 것이라며 경고하고 있다. 10년 내 코로나-19 수준의 팬데믹이 재발할 확률은 27.5%에 달한다. 이에 전북대학교 의과대학 홍성출 교수팀의 행보가 재조명되고 있다. 최근 홍성출 교수팀은 코로나-19 예방 백신을 맞지 않았음에도 불구하고 코로나-19에 한 번도 걸리지 않은 사람의 장내미생물을 분석하여, 코로나-19를 예방하는 장내미생물을 발견, 이 장내미생물을 마이크로바이옴 백신으로 개발하여 세계의 이목을 한 몸에 받고 있다. 

장내미생물의 감염병 예방효과를 실험적으로 명확하게 입증
사람의 장내에는 사람 자신의 세포보다 대략 3배나 더 많은 장내미생물이 군락을 지어 생활하고 있다. 최근 장내미생물에 대한 연구 결과에 의하면 사람이 앓는 질병의 90% 이상 관련이 있을 뿐만 아니라 기분과 같은 심리적인 영향까지 미치는 것으로 알려져 있다. 
홍성출 교수가 최근 발견한 장내미생물은 기존에 알려지지 않은 두 신종 미생물인 Oribacterium sp. GMB0313과 Ruminococcus sp. GMB0270이다. 홍성출 전북대학교 의과대학 교수는 “이 두 미생물은 Oribacterium 속과 Ruminococcus 속에 각각 속하는 장내미생물들로 이 두 미생물은 존재 자체가 기존에 세상에 전혀 알려지지 않았다”면서 “신기하게도 이 두 미생물은 개별적으로도 각각 코로나-19를 예방하기는 하지만, 이 두 미생물이 같이 쌍으로 존재하면 코로나 19를 완벽하게 예방하였다”고 밝혔다.

▲ 홍성출 교수

마우스와 햄스터를 이용하여 mRNA 백신에 대한 효능평가 시험에 의하면, Oribacterium sp. GMB0313과 Ruminococcus sp. GMB0270 쌍을 급이한 실험동물은 코로나-19를 완벽하게 예방하였다. 특히 mRNA 백신과 비교해본 결과 이 장내미생물 쌍은 파이저의 mRNA 백신과 모더나의 mRNA 백신보다 코로나-19 예방 효과가 훨씬 더 우수하였다. 홍성출 교수팀의 이번 연구 결과는 기존에 장내미생물이 감염병 예방에 중요한 역할을 할 것으로 추정되었던 것을 실제로 증명한 것뿐만 아니라, 특히 현재 인류를 괴롭히고 있는 코로나-19를 예방할 수 있는 장내미생물을 발굴하여, 이 장내미생물 쌍을 백신(마이크로바이옴 백신)으로 활용할 수 있다는 것을 실험적으로 명확하게 입증했다는 것에서 그 의미를 찾을 수 있다. 이에 홍성출 교수가 발견한 코로나-19 예방 장내미생물 쌍에 대한 연구결과는 SCI impact factor 12.2인 Gut Microbes에 최근 발표되었고 연구 결과의 우수성 때문에 포항공대에서 운영하는 Bric에서 한국을 빛내는 사람들의 연구에 등재되었다. 이 연구는 AP News를 통해 전세계에 보도되기도 하였다. 또한 미국 캘리포니아대학 로스엔젤레스(UCLA)와 중국 낙양이공대학은 최근 홍성출 교수의 이 연구에 지대한 관심 때문에 홍성출 교수를 초청하여 초청 강연회를 열기까지도 하였다. 

mRNA 등 약물 전달체 분야서 탁월한 연구 성과 도출
미국 오레곤주립대에서 박사학위를 받은 홍성출 교수는 노스웨스턴대학에서 포스트닥 연구원을 거쳐 1998년부터 미국 시카고의 ENHRI 연구소에서 선임연구원으로 근무하였다. 2000년 3월 전북대학교 의과대학 미생물학교실로 적을 옮긴 후 현재까지 근무하고 있다. 홍성출 교수는 장 마이크로바이옴 분야뿐만 아니라 mRNA를 포함한 약물을 인체 세포에 전달하는 약물 전달체 분야에서도 탁월한 연구 성과를 도출하고 있는 중이다. mRNA는 세포의 세포질에 전달되어, mRNA에서 단백질이 만들어지고, mRNA로부터 만들어진 단백질들이 백신 또는 치료제로서 기능을 한다. 홍성출 교수는 인체 지지체 단백질을 이용, PEG-LNP보다 mRNA 전달 효율이 더 우수할 뿐 아니라 독성이 전무한 단백질-LNP를 세계 최초로 개발하기도 했다.

아울러 보건복지부 지원으로 살인 진드기병으로도 알려진 중증열성혈소판감소증후군에 대한 mRNA 예방백신도 성공적으로 개발했다. 오늘날 mRNA 분야는 감염병 예방 분야를 넘어 현재 암, 대사성증후군, 자가면역질환, 희귀질환 등과 같이 여러 다양한 질병 치료에 그 영역이 전방위적으로 확장되고 있는 추세다. 홍성출 교수도 이미 자신의 독자적 단백질-LNP 기술을 이용하여 mRNA 암 치료백신 개발에 나선 상태다. 홍 교수는 “우선 대표적인 악성 암인 난소암을 치료할 수 있는 mRNA 난소암 치료백신 연구에 집중할 예정”이라면서 “mRNA 암 치료백신은 다수의 환자들이 공통적으로 사용할 수 있는 방식이 아닌, 개인 맞춤형으로 제작해야 그 효과가 가장 우수하기 때문에 정부의 적극적 관심이 절실하다”고 호소했다. NM