축산정보뉴스 안영태 기자 |

 

MSD동물약품이 아프리카돼지열병(ASF) 백신 개발을 향해 중대한 진전을 이루었다고 발표하며, 야외 시험 자료를 기반으로 해당 시험이 진행된 국가에서 품목 허가 신청을 앞두고 있다고 밝혔다. 본 기사는 MSD 동물약품(MSD Animal Health)이 ASF 백신 개발이 현재에 이르기까지 어떤 길을 걸어왔는지를 공유한 지난해 11월 언론 기사와 이후 진행된 업데이트를 포함한다.

 

■ “유레카”의 순간

처음 “유레카(Eureka)”를 설명해 달라는 요청에 Erwin van den Born 박사는 이렇게 말한다. “여러 백신 후보 균주로 안전성 시험을 진행하던 때가 아주 기쁜 순간으로 기억난다. 저희는 후보 균주 중 하나로 ‘삼중 유전자 결손 변이체(Triple gene deletion mutant)’를 포함하여 안전성 시험을 진행하기로 했다. 다른 후보 균주들은 안전성 기준을 충족하지 못했지만, 이 균주는 접종된 자돈들에서 방어 효과가 나타나 건강한 상태를 유지했기 때문에 안전한 것으로 나타났다. 그때 우리는 후보 균주의 안전성을 평가하는데 효과적인 스크리닝 파이프라인(선별 체계)을 갖추게 되었고, 무엇인가를 제대로 찾아가고 있다는 걸 알게 되었다”

 

■ 삼중 유전자 결손(Triple gene deletion)

삼중 유전자 결손 변이체가 무엇이고 왜 그것이 그렇게 기쁜 순간이었는지에 대해 Van den Born 박사는 이렇게 말했다. “현재 몇몇 상업용 불활화(사독) ASF 백신이 이미 베트남과 필리핀에서 판매·사용되고 있지만, 실제 시험 결과에서는 불활화 백신, 서브유닛 백신, 벡터 백신, DNA 나 mRNA 백신 등은 효과가 없었고, 오직 생독 백신만 효과가 있었다. 그리고 삼중 유전자 결손은 안전하고 효과적인 생독 백신을 개발하기 위한 가장 적합한 길이었다”

 

■ ASF는 매우 복잡한 바이러스

ASF바이러스에 대한 백신을 개발하는 과정은 장기 프로젝트로 MSD는 2018년부터 이 작업을 진행해 왔다. 두 과학자의 설명에 따르면, ASF 백신 개발은 다른 백신 개발과는 차원이 다르다. Segers 박사는 이렇게 설명한다. “ASF바이러스는 엄청나게 다루기 어렵다. 우리는 서브유닛 백신도 시험했고, 벡터 백신도 시도했으며, 불활화 백신, mRNA 및 DNA 기반 백신도 시험했다. 하지만 우리가 해 본 어떤 방식도 효과가 없었고, 생독 백신만 효과가 있었다”

 

그는 이어서 “또 하나의 복잡한 요인은 ASF바이러스가 매우 큰 유전체(Genome)를 갖고 있다는 점이다. 그 안에는 재조합(Recombination)이 쉽게 일어날 수 있는 반복 유전자 영역도 포함돼 있다. 따라서 바이러스를 약독화(Attenuate)시키면서도 후보 균주가 안정적으로 유지될 수 있도록 정확한 유전자 찾아내어 제거하는 것이 관건이다. 우리는 충분한 안전성과 안정성을 확보하면서도 돼지 체내에서 방어력을 유지하는 ‘최적 지점(Sweet spot)’을 찾고 있다”고 덧붙였다.

 

두 과학자는 특히 안전성이 MSD가 선택한 개발 방향을 규정한 최우선 과제였다고 강조한다. “진정한 백신 후보 균주는 자돈 뿐만 아니라 가장 취약한 상태인 임신모돈에서도 안전하고 안정적이어야 한다. 더욱이 ASF바이러스는 높은 수준의 생물안전(Hygiene) 조치가 적용되는 고도의 밀폐시설에서 수많은 규정과 서류 작업을 준수하며 다뤄야 하기에 쉽지 않은 과정이었다”

 

■ 안정성이 백신 개발의 핵심

백신 후보 균주의 안정성(stability)을 평가하는 방법 가운데 하나가 이른바 ‘병원성 회복(reversion‑to‑virulence)’ 시험이다. 그 핵심 질문은 ‘후보 균주가 동물에서 연속 계대(passaging)를 거치면서도 계속 약독화 상태를 유지하는가, 아니면 다시 병원성을 회복하는가?’이다. 유럽 법규는 이와 같은 필수 안정성 시험이 동물에서 최소 5차례의 연속 계대로 수행되어야 한다고 규정하고 있어, 네덜란드에서는 이러한 시험이 생물안전 3등급(BSL‑3) 동물 시설에서 진행되었다.

 

첫 번째 계대에서는 3마리의 돼지에게 백신 후보 균주를 접종한다. 그다음 두 번째 그룹의 3마리 돼지에 첫 번째 그룹의 돼지에서 채취한 바이러스 함유 혈액을 투여한다. 이런 식으로 5차례까지 이어지며, 마지막 다섯 번째 그룹에서는 총 10마리 동물로 시험한다. Van den Born 박사는 “후보 균주가 안정적이라면, 첫 번째 계대와 다섯 번째 계대 사이에 임상 증상의 차이가 나타나지 않아야 한다. 그리고 증상으로 확인되는 표현형(phenotype)뿐 아니라 전체 유전체 유전자 분석을 통해 확인되는 유전형(genotype)에서도 안정성이 보여야 한다” 그는 이어서 “여러 후보 균주가 병원성 회복을 보여 제품 개발 대상에서 제외되었다”고 덧붙였다.

 

■ 병원성 회복은 없었다.

그러나 MSD가 가장 기대를 걸고 있던 후보 균주에서는 병원성 회복이 관찰되지 않았다. 이 후보 균주는 2개의 유전자 결손을 가진 외부 기술 도입(Licensed-in) 균주에 3번째 유전자 결손을 추가한 바이러스로, 이를 ‘삼중 유전자 결손 변이체(triple gene deletion mutant)’라고 하였다. 3개의 유전자 결손을 가진 최종 균주를 구축한 후 동물에서의 안전성 시험은 만족스럽게 완료되었다. 세 번째 유전자 결손의 또 다른 장점은 이제 백신주와 야외형(wild‑type) 바이러스를 구분할 수 있는 진단법을 개발할 기회가 3번으로 늘어났다는 점이다(DIVA : Differentiating Infected from Vaccinated Animals 개념).

 

■ 야외 임상시험(Field trials)

모든 안전성 선별 시험을 통과한 안전한 백신 후보 균주를 확보하는 것은 단지 첫걸음에 불과하다. 고도의 밀폐 시설에서 수행되는 안전성 시험은 비교적 소수의 건강한 동물만을 대상으로 할 수 있다. 다음 단계는 실제 농장 환경에서 시험하는 것이다. 이를 위해 MSD 팀은 필리핀에서 백신 후보 균주 시험을 진행했다. Van den Born 박사는 필리핀이 현장 시험의 적지임을 강조하며, “어디에서 야외 임상 시험을 위한 적절한 협력 관계를 구축할 수 있는지, 그리고 양돈농가의 문제가 가장 심각한 곳이 어디인지에 따라 결정된다. 필리핀은 시험을 시작하기에 매우 논리적인 장소였다”고 설명한다.

 

그는 이어 “필리핀 정부와의 협력으로 우리는 소수의 자돈과 후보돈을 대상으로 백신 상용량의 10배에 달하는 후보 균주를 접종하였으며, 시험군에서 임상 증상이나 질병이 나타나지 않음을 확인했다. 이후 4개 농장에서 자돈 537두와 임신 초기~말기의 임신모돈 76두를 대상으로 한 대규모 시험을 진행했다. 그리고 곧 필리핀 정부에 품목 허가를 위한 서류 제출을 앞두고 있다”고 밝혔다.

 

■ 이후의 단계

가장 중요한 질문은 역시 ‘이 백신은 언제 상용화되는가?’이다. 두 전문가 모두 이 질문에 대해서는 시기상조라며 말을 아꼈다. ASF 상황은 국가적으로 매우 민감한 사안이며 정책적 의사결정이 필요한 영역이기 때문이다. Segers 박사는 말한다. “지금까지의 모든 결과에 비추어 볼 때 우리는 이 백신 후보 균주가 강력한 방어 효과를 제공할 것으로 기대한다. 추가적인 현장 시험과 더불어 생산 규모 확대 및 GMP(Good Manufacturing Practice) 등급의 백신 생산을 가능하게 하고, 유럽(EU) 품목 허가를 신청하는 것이 다음 단계이다”

 

Van den Born 박사는 “다른 병원체 오염이 없고 표준화된 세포주(Cell line)에서 후보 균주를 배양할 수 있는 방법을 찾았을 때도, 또 하나의 ‘유레카’ 순간이었다. 이전에는 생체에서 채취한 직후의 돼지 대식세포(swine macrophages)에서만 배양할 수 있었다”고 말했다. 그는 이어 “이 프로젝트 뒤에는 생명공학, 인허가, 분자유전학, 지적 재산권 등 다양한 분야의 전문가들로 구성된 거대한 팀이 있다. 네덜란드, 독일, 헝가리, 필리핀을 오가며 협력해 왔다. 이 복잡한 퍼즐을 잠재적으로 해결했다는 사실이 매우 자랑스럽다”고 말했다.

■ 기사문의 : 한국MSD동물약품㈜ 양돈사업부 02-331-2512