바이러스 모방한 DNA로 백신 만든다 [와우! 과학]

아무리 좋은 치료도 아예 병에 걸리지 않게 예방하는 것보다 더 좋을 순 없다. 이런 관점에서 보면 백신이야말로 가장 좋은 약이라고 할 수 있다. 사실 20세기 이후 전염병으로 조기에 사망하는 사람이 크게 줄어든 것은 백신 보급과 함께 전반적인 위생 상태의 개선, 항생제의 사용이 주된 이유이다.

하지만 코로나19처럼 인류를 위협하는 신종 전염병이 끊임없이 등장하고 있고 아직 백신으로 예방이 어려운 HIV 감염 같은 전염병도 있기 때문에 과학자들은 안전하고 효과적인 새로운 백신 기술을 연구하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

이 과정에서 주목받는 물질이 DNA다. 최근 MIT의 과학자들은 DNA를 이용해 바이러스를 모방한 입자를 만들었다. 기본적으로 DNA는 유전 정보를 저장하는 목적이기 때문에 이를 이용해서 입자를 만든다는 개념이 생소할 수 있으나 과학자들은 DNA의 튼튼한 이중 나선 구조를 이용해 3차원 나노 입자를 만들 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 기존 백신에 사용했던 단백질 입자를 이 DNA 입자로 바꾸는 연구를 진행했다.

백신 제조에 사용되는 단백질 기반의 바이러스 유사 입자(P-VLPs)는 실제 바이러스와 같은 항원성과 비슷한 외형을 지니고 있지만, 바이러스 복제에 필요한 유전 정보가 없어 질병을 일으키지 않는다. 따라서 효과적인 백신 기술로 사용되고 있지만, 정작 면역 시스템에 인식시키려는 주요 항원은 일부에 지나지 않는다는 단점이 있다.

이것이 문제가 되는 이유는 본래 목표가 아닌 백신 단백질의 다른 부분까지 면역 시스템이 인식해서 불필요한 면역 반응을 일으키고 같은 기술에 기반한 백신에 노출되었을 때 부작용을 일으킬 가능성이 높아진다는 것이다. 다른 항원에 대한 백신을 투여해도 엉뚱한 면역 반응으로 인해 부작용은 커지고 면역 효과는 낮아질 수 있다.

하지만 단백질과 달리 DNA는 항원성이 매우 낮다. DNA는 우리 몸에서 유래한 물질일 가능성이 높기 때문에 우리 몸의 면역 시스템이 함부로 공격하지 않는다. 따라서 바이러스 입자와 크기와 형태가 비슷한 DNA 입자에 목표 항원을 붙여 투여하면 면역 시스템이 목표 항원만 집중적으로 인식하고 나머지 부분에 대해서는 불필요한 반응을 줄일 수 있다.

연구팀은 코로나19에 대한 DNA-VLP 백신을 개발해 의도한 대로 DNA 입자가 아닌 목표 항원에만 집중한 백신을 개발할 수 있다는 점을 검증했다. 물론 이 기술은 독감이나 다른 질병의 백신 개발에도 활용될 수 있다.

DNA를 이용해 더 안전하고 효과적인 백신을 만들 수 있다면 당연히 인류에게 큰 보탬이 될 것이다. 유전 정보가 아니라 바이러스 입자를 흉내내는 용도로 만든 DNA 입자가 위험한 질병을 막는 혁신이 될 수 있을지 앞으로 연구 결과가 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com