성영철 교수팀이 개발한 이 백신은 원숭이를 대상으로 한 실험에서 안전성과 효능이 탁월한 것으로 나타나 임상실험을 위한 준비에 돌입, ‘20세기의 천형’으로 불리는 에이즈 완치에 청신호를 밝혔다.
성 교수팀은 기존 연구방법과는 다른 차원의 새로운 접근방법을 사용해 이같은 개가를 올렸다.
연구팀은 ▷우수한 DNA 백신을 자체 개발했고 ▷에이즈 바이러스 유전자 부위 중 변이가 적고 살상세포 활성화에 중요한 역할을 하지만 세포 내에서 발현양이 적어 주목받지 못했던 복제효소 유전자(pol 유전자)를 과발현시킬 수 있는 DNA 백신을 만들고, ▷에이즈 바이러스 유전자 중 인체의 면역반응을 억제하거나 교란시키는 유전자를 불활성화시킨 DNA 백신을
제조하여 원숭이를 대상으로 한 효능실험에 세계 최초로 성공했다.
DNA 백신은 유전공학과 면역학이 접합된 분야로, 원하는 유전자가 포함된
DNA자체(단백질이 아님)를 직접 인체에 주입하여 발현된 단백질을 항원으로 사용, 특이적인 면역반응을 유도조절하는 백신이며, 이는 알레르기나 천식과 같은 면역 질환 치료제로도 이용될 수 있다.
DNA 백신이 세상에 알려지기 시작한 것은 1993년(‘Science’지, 259:1745)이다. DNA 백신은
세포 내로 감염되는 병원균을 제거하는 데 필요한 살상세포(Cytotoxic T Lymphocyte, CTL)를 잘 유도하면서도 위험성이 적기 때문에 기존의 백신으로는 예방이 어려운 에이즈, 암, C형간염 등에 대한 이상적인 차세대 백신으로 주목받기 시작했다.
또 기존 백신에 비해 효능과 안전성이 우수해 1996년 미국 식품의약국(FDA)에서 임상실험을 허가, 현재 에이즈 바이러스(HIV)를 비롯한 천식, B형간염, 말라리아, 독감, 암에 대한 임상실험이 진행되고 있다.
차세대 이상적 ‘DNA백신’
지난 81년 HIV/AIDS가 보고된 이래 에이즈 백신 개발에 대한 많은 연구가 수행되어 왔으나, HIV의 다양성, 제한된 동물모델 및 임상실험의 안전성 평가 등 여러 가지 장애로 인해 에이즈 백신 개발에 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 장애에도 불구하고 에이즈백신은 수년 내에 실용화될 것으로 전문가들은 전망하고 있다.
에이즈 백신 개발 초기에는 사백신, 약독화 생백신, 아단위 백신, 재조합 바이러스 백신 등 다양한 방법이 개발되었으나 약독화 생백신 이외에는 모두 실패했다. 그러나 약독화 생백신의 경우 원숭이 실험에서 에이즈가 감염되는 등 안전성 문제가 야기돼 왔다.
미국 등 선진국에서는 DNA 백신을 포함, 아단위 백신, 재조합 바이러스 백신 등을 이용하여 전(前)임상 및 임상연구들이 진행 중에 있다.
세계보건기구 중의 하나인 UNAIDS에 의하면 지난 98년까지 임상실험에 들어간 HIV 예방백신은 31종으로 임상 1단계실험에 25종, 임상 2단계실험에 4종, 지원자가 1,000명에 달하는 임상 3단계실험에 2종이 들어가 있다고 보고하고 있다. 그러나 아직까지 원숭이와 원숭이 에이즈 바이러스(SIVmac) 실험에서 성공한 예가 없었다.
이러한 상황에서 성 교수팀은 이번에 자체개발한 에이즈 DNA 백신에 대해 우선 생쥐를 대상으로 한 면역원성 실험을 끝내고 녹십자와 제넥신(포항공대 생명과학과 벤처기업)의 지원으로 2년전 세계적으로 유명한 독일 영장류 동물센터(German Primate Center, DPC)의 훈스만(Hunsmann) 박사에 의뢰, 11마리의 원숭이를 대상으로 안전성과 효능시험을 공동으로 수행했다.
연구팀은 11마리의 원숭이를 대조군을 포함, 4그룹으로 나눠 자체 개발한 3종류의 DNA 백신들에 대한 효능실험을 했다. 그 결과 DNA 백신을 투여한 원숭이들을 에이즈 바이러스로 감염시켰을 때 대조군을 포함해 세 그룹은 모두 감염되어 면역기능의 저하를 나타내는 지표인 T림파구(CD4)가 감소됐다.
반면, 나머지한 그룹의 원숭이들은 초기에는 모두 감염됐으나 시간이 지나면서 4∼20주 내에 바이러스를 모두 제거했고 CD4 T림파구가 정상으로 유지됐다. 또 이같은 방어면역을 유도한 원숭이들에서 감염시킨 후 나타나는 바이러스 및 면역학적 작용기작은 기존 약독화 생백신을 사용했을 때와 비슷하게 나타났다.
이번 동물실험 결과는 DNA 백신에 의해 유도된 방어면역이 바이러스 복제를 억제하고 궁극적으로는 바이러스를 완전히 제거할 수 있으며, 앞으로 예방백신뿐 아니라 치료용 백신으로도 사용될 수 있다는 것을 보여주고 있다.
또한 감염자의 바이러스 양을 줄일 수는 있으나 여전히 완치는 되지 않고 있는 기존 삼중병용 화학요법과 병행해 사용하면 에이즈가 완치될 수 있을 것으로 기대된다.
이번에 개발한 에이즈 DNA 백신은 미국 식품의약국(FDA)에서도 안전하다고 인정하고 있는 순수 DNA만으로 제조된 것이어서 사람에 대한 임상실험이 신속히 이뤄질 수 있다. 유전자 백신의 임상은 일반 화학물질과 같이 여러 단계를 거치지 않기 때문에 곧바로 실용화 할 수 있는 장점이 있다.
성 교수는 “이번 연구결과는 DNA 백신에 의해 유도된 방어면역이 바이러스 복제를 억제하고 궁극적으로는 바이러스를 완전히 제거할 수 있으며, 앞으로 예방백신뿐 아니라 치료용 백신으로도 사용될 수 있다는 것을 제시해준다”고 말했다.
또 “특히 이를 기존의 화학요법과 병행해 치료용 백신으로 사용하면 에이즈를 완치시킬 수 있을 것으로 기대된다”며 “이같은 결과를 얻기까지는 그 동안 과기부의 G7연구과제 수행이 상당한 도움이 됐다”고 덧붙였다.
한편 성 교수는 정부와 제넥신·동아제약과 공동으로 에이즈 DNA 백신의 실용화 연구와 임상실험뿐만 아니라 차세대 에이즈 DNA 백신 벡터 개발연구를 수행할 계획이다. 이번 연구결과는 이미 특허출원 됐으며, 소동물(생쥐) 실험결과는 백신분야의 세계적 권위지인 ‘Vaccine’지에 발표됐다.
예방은 물론 치료용으로도 전망 밝아
세계보건기구(WHO)에 의하면 현재 전세계적으로 약 3,400만명의 에이즈 바이러스(HIV) 감염자가 있으며, 매년 30%씩 증가하고 있어 2005년에는 에이즈 감염자 및 고위험집단을 고려하면 약 3억명이 에이즈 백신의 가능한 잠재 수요인원으로 예상되며, 약 100억불의 세계시장이 형성될 것으로 예측된다.
국내의 경우 99년 9월 국립보건원 자료에 따르면 에이즈 감염자가 1,000명이 넘고 있으며, 이들 감염자와 미확인 감염자, 고위험집단 및 매년 증가속도를 고려하면 2005년 국내시장 규모가 300억원 이상으로 예측된다.
이 에이즈 DNA 백신의 후속개발연구에는 제넥신과 동아제약이 공동 참여키로 했고, 조속한 상품화를 위해 양측이 전문성을 살려 업무를 분담키로 했다.
즉, 제넥신은 인체투여에 적합한 형태로 백신을 다시 설계하고, 동아제약은 백신을 대량생산, 정제하여 임상용 시료를 제조할 계획이다.
동아제약은 에이즈 보균자 200명 이상을 관리하고 있는 프랑스 라이넥(Laennec)병원의 앙드리외(Andrieu) 박사와 임상실험을 위한 협의를 진행 중에 있으며, 에이즈 보균자에 대한 치료효과를 확인하는 시험을 우선적으로 시행할 예정이다.
이 백신은 안전성 문제가 제기될 수 있는 바이러스 유전자를 운반체로 사용하지 않았기 때문에 신속히 임상실험을 할 수 있고, 효능이 확인되면 곧바로 상품화도 가능할 것으로 기대된다.