기말과제물 [생명공학과인간의미래]
| 교과목명 | 생명공학과 인간의 미래 |
| 학 과 | 생활과학부(식품영양학전공) |
| 담당교수 | |
| 학 번 | 202333-360034 |
| 성 명 | 황상규 |
| 소속대학 | 서울지역대학(남부학습센터) |
| 연락처 | urajilation@gmail.com |
| 과제유형 | 기말과제/공통 |
| 과제명 | mRNA 백신 개발을 위한 기초연구로 2023년 노벨상을 받은 커리코와 와이스만 두 사람의 연구와 그 응용 성과에 대해 조사하시오. (분량 3600자 내외) |
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| 참고문헌 |
(mRNA 백신 개발을 위한 기초연구로 2023년 노벨상을 받은 커리코와 와이스만 두 사람의 연구와 그 응용 성과에 대해 조사하시오.)
2023년 노벨 생리의학상은 독일의 바이오엔테크 부사장인 커리코 커털린와 미국 펜실베이니아대 의대 교수인 드루 와이스먼이 수상했다. 전 세계적으로 코로나가 유행하여 수 많은 사망자가 발생했던 때에 그나마 그 힘들었던 시기를 그 정도에서 극복해낼 수 있었던 것은 두 과학자의 연구 덕분에 신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19) mRNA(메신저RNA) 백신 개발이 빠르게 가능했기 때문이다.
공식적인 노벨 위원회가 밝힌 이 같은 수상 이유는 “코로나19에 효과적인 mRNA 백신 개발을 가능케 한 뉴클레오사이드 염기 변형에 관한 발견”이다.
RNA가 외부에서 인체에 들어오면 다양한 염증 사이토카인(면역신호 전달에 쓰이는 작은 단백질)을 유도할 뿐만 아니라 침입한 RNA를 파괴하고 단백질을 만드는 과정을 억제하는 우리 몸을 외부 바이러스 감염으로부터 지키는 선천면역반응이 작동하는데, 백신처럼 RNA에서 만들어진 단백질에 대한 특이적인 면역반응을 유도하거나, 발현된 단백질 자체를 유전자 치료 교정용 단백질이나 항체로 사용하는 경우 등에는 이러한 선천면역반응을 회피해야 할 필요가 있다. 선천면역반응의 핵심은 외부에서 들어온 RNA를 인식하는 인체의 패턴인식수용체인 TLR(toll-like receptor)인데, 외부 RNA에 의해 활성화된 TLR은 선천면역반응을 활성화 시켜 다양한 염증 사이토카인을 유도하고 RNA를 주형으로 하는 단백질 발현을 억제한다.
커리코 커털린와 드루 와이스먼은 2005년 논문에서 tRNA(운반RNA)가 이러한 선천면역반응을 유도하지 않고 이러한 tRNA를 구성하고 있는 여러 변형된 뉴클레오사이드에 특별한 기능이 있다는 사실을 알아낸 것이다.
변형된 뉴클레오사이드를 사용해 mRNA를 만들면 인체에 투입했을 때 염증 사이토카인 발현이 낮아지고 단백질 발현 효율이 증가했는데, 이는 외부 RNA에 의해 유도되는 선천면역반응을 회피하고 필요한 단백질, 백신 면역반응을 유도해야 하는 코로나 바이러스 스파이크 단백질을 충분히 발현할 수 있다는 의미다. 이러한 원리를 발견한 커리코 커털린와 드루 와이스먼은 논문을 바탕으로, 모더나와 화이자는 mRNA를 구성하는 네 가지 염기 중 우리딘(U)을 사용하지 않고 메틸슈도유리딘을 활용해 mRNA 백신을 제작했다.
바이러스 백터 등 기존 방식의 백신 개발은 짧게 5년에서 10년까지 걸린다는 것이 통설이지만, 모더나와 화이자는 mRNA 방식의 코로나19 백신을 바이러스 유전자 정보를 확보한 지 10개월 만에 개발되었다. 이 외에도 mRNA 백신은 다른 백신처럼 대규모 생산 설비가 필요 없어서, mRNA 생산 설비는 간단한 컨테이너 박스 안에 모두 들어갈 정도로 단순하며, 더구나 안전성과 효과도 다른 백신과 동등하거나 우수한 것이 밝혀졌다.
이들이 논문을 통해, 변형된 뉴클레오사이드 활용으로 mRNA를 합성해 선천 면역반응을 피하고, 안정성을 높이는 기술을 처음으로 고안해 내어, mRNA 기술의 한계를 극복한 덕분에 전세계적으로 백신을 개발해 보급하는데 성공할 수 있었으며, 앞으로 mRNA백신이 새로운 질병과 싸우는 새로운 플랫폼이 될 수 있는 기반을 확보할 수 있게 되었으며, mRNA 기반 다양한 치료제 개발이 이뤄질 것이라는 전망을 가지게 되었고, 감염병 예방 백신 이외에 암 백신으로의 활용 가능성도 높아서, 이미 mRNA 기반 피부암 등 암 백신 개발 연구를 활발하게 진행되게 되었다.
(참고자료)
1. “mRNA가 세계 인류 구했다”, 조선일보, 2023년 10월 3일,
https://biz.chosun.com/science-chosun/medicine-health/2023/10/02/ORKYC7VMGFDA7PATAQVUDLELXY/
2. “[ 과학자가 해설하는 노벨상]대기만성 mRNA백신과 꼭 닮은 과학자의 인생’, 동아사이언스, 2023년10월12일, https://m.dongascience.com/news.php?idx=61958
