매번 새로운 변이 바이러스가 등장할 때마다 백신을 새로 만들어야 했던 번거로움이 사라질 전망이다. 국내 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 다양한 변이 바이러스에 폭넓게 대응할 수 있는 차세대 백신 설계 기술을 개발했다.

질병관리청 국립보건연구원(원장 남재환)은 고려대학교 백신혁신센터와 공동 연구를 통해 코로나19 바이러스의 다양한 변이에 대응 가능한 차세대 mRNA 백신 설계 전략을 제시했다고 30일 밝혔다.

AI로 공통 분모 찾아, 변이 쫓아가는 백신 개발 한계 극복

기존 코로나19 백신은 유행하는 특정 변이의 유전자 서열을 바탕으로 만들어져, 새로운 변이가 나타나면 효능이 떨어져 다시 백신을 설계해야 하는 한계가 있었다.

연구진은 이를 해결하기 위해 AI 기술을 도입했다. AI를 활용해 여러 코로나19 변이 바이러스에서 공통적으로 발견되는 유전자 서열을 분석하고, 이를 바탕으로 백신 항원(스파이크 단백질)의 구조를 더욱 안정적으로 설계하는 데 성공했다. 특히 스파이크 단백질의 특정 부위(N-말단 도메인)에 구조를 단단하게 만드는 변이를 도입하여 백신의 성능을 높였다.

오미크론 등 변이 바이러스도 '꼼짝 마'

새롭게 설계된 백신의 효과는 동물 실험을 통해 입증됐다. 연구진이 개발한 2가 mRNA 백신을 쥐에게 접종한 결과, 초기 코로나19 바이러스뿐만 아니라 오미크론 하위 변이(BA.5, BN.1) 등 다양한 변이 바이러스에 대해 강력한 중화항체 반응과 T세포 면역 반응이 유도됐다.

또한, 바이러스 감염 시 폐 조직 내 바이러스 증식을 억제하는 효과도 기존 백신보다 우수한 것으로 확인됐다. 이는 이번 기술이 향후 출현할 수 있는 미지의 변이 바이러스에 대해서도 방어 효과를 가질 수 있음을 시사한다.

김유진 국립보건연구원 감염병백신연구과장은 "이번 연구는 단순한 변이 추적을 넘어 항원 구조 자체를 안정화하는 새로운 백신 설계 방향을 제시한 것"이라며 "향후 코로나19뿐만 아니라 변이가 잦은 다양한 신종 감염병 백신 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구 결과는 면역학 분야의 저명한 국제 학술지 'Frontiers in Immunology'에 게재됐다.