케임브리지대 수의학과 인수공통 바이러스 연구실은 11월 5일 학술지 「Cell Reports Medicine」에 논문을 발표하고, AI의 도움으로 설계한 H5 조류독감 백신 후보를 보고했다. 쥐와 페럿 실험에서 이 후보는 시험한 여러 변이주에 대해 완전한 보호 효과를 냈다. 대조군으로 쓴 세계보건기구(WHO) 비축 조류독감 백신은 같은 바이러스를 만났을 때 생존한 동물이 약 절반에 그쳤다.
연구는 Jonathan Heeney 교수가 이끌었고 Sneha Vishwanath 박사가 참여했다. 협력 기관으로는 케임브리지 스핀오프 기업 DIOSynVax, 캐나다 국립미생물학연구소, 이탈리아 IZSVe 연구소가 있다. DIOSynVax는 2017년에 설립됐으며, 이름은 Digitally Immune Optimised Synthetic Vaccines의 약자다.
AI가 맡은 단계는 어디인가
연구팀은 야생 조류, 가축, 사람 감염 사례 등 전 세계 조류독감 감시에서 얻은 유전자 서열을 모으는 도구를 만들었다. 이를 바탕으로 이 계열 바이러스가 공통으로 가진 특징을 담은 '슈퍼 항원'을 여러 개 설계했다. 후보 항원은 먼저 세포에서 선별했고, 가장 성적이 좋은 하나가 동물 실험으로 넘어갔다. 어떤 모델을 썼는지는 케임브리지의 소개 자료에 명시돼 있지 않다.
Heeney 교수는 이 항원들을 다음과 같이 설명했다.
"The broadly protective antigens we design are entirely novel – they don't exist in nature."
(우리가 설계하는 광범위 보호 항원은 완전히 새로운 것으로, 자연에는 존재하지 않는다.)
Vishwanath 박사는 이 백신이 면역계가 바이러스 생활사의 서로 다른 여러 단계를 동시에 겨냥하도록 한다고 설명했다. Heeney 교수는 AI가 항원 설계 속도를 크게 높였지만, 설계된 후보는 여전히 실험실에서 하나하나 안전성 시험을 거쳐야 한다고 덧붙였다.
비축 백신·계절 백신과의 비교
현재의 WHO 비축 백신은 단일 균주를 기준으로 설계된다. 케임브리지는 이 백신이 현재 유행하는 다른 균주에 대해서는 보호 효과가 제한적이라고 밝혔고, 이번 동물 실험의 대조 결과도 같은 방향을 가리킨다.
계절 인플루엔자 백신은 다른 길을 간다. 먼저 예측하는 방식이다. WHO는 매년 두 차례 감시 데이터를 토대로 다음 시즌의 권고 균주를 발표하고, 제조사는 이에 맞춰 생산한다. 예측이 빗나가면 그 시즌의 보호 효과가 떨어진다. H5 조류독감은 예측이 더 어렵다. 조류, 소, 그 밖의 포유류 사이에서 퍼지고 갈래가 많으며 변화도 빠르기 때문이다.
케임브리지의 접근법은 발상이 다르다. 하나의 항원으로 바이러스 집단 전체를 최대한 덮겠다는 것이다. Heeney 교수는 설계 목표를 바이러스 진화를 상쇄하는 것이라고 표현하며, 변이가 나올 때마다 뒤쫓을 필요가 없다고 했다. 연구팀은 방증도 하나 제시했다. 2018년에 설계한 계절 인플루엔자 항원이 예비 결과에서 7년이 지난 지금도 효과가 있는 것으로 나타났다는 것이다. 이는 예비 데이터이며, 구체적인 보호율은 소개 자료에 나와 있지 않다.
아직 답이 없는 부분
현재 증거는 모두 동물에서 나온 것이다. 케임브리지의 소개 자료에는 군당 동물 수, 통계 방법, 구체적으로 어떤 변이주를 시험했는지가 적혀 있지 않아, 논문 전문으로 확인해야 한다. 다음 단계는 사람 대상 임상시험이지만 일정은 공개되지 않았다. 사람에게 쓸 때 안전한지, 같은 보호 효과가 나오는지는 아직 검증되지 않았다.
자금 면에서는, 연구팀이 10월 영국 연구혁신청(UKRI)과 환경식품농무부(Defra)로부터 428만 파운드를 받았다. 레겐스부르크, 사우샘프턴의 협력 기관과 함께 라사열, 마르부르크 바이러스, 에볼라 바이러스를 동시에 겨냥하는 백신을 개발하는 데 쓰인다. 이 자금은 별도의 연구 라인에 속하며, 이번 조류독감 백신과는 무관하다.
Heeney 교수는 가장 긴장되는 순간은 조류독감이 포유류의 호흡기에서 살아남도록 적응할 때라고 말했다. 이번 연구에서 AI가 단축한 것은 항원 설계 단계이며, 임상시험, 허가, 양산에 각각 얼마나 걸리는지는 논문에서 다루지 않았다.
참고 출처: 케임브리지대 공식 뉴스, 「Cell Reports Medicine」 논문 정보, CocoLoop. 동물 실험 보호 결과, WHO 비축 백신 대조, UKRI·Defra 지원 금액을 확인했다.