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코로나19 팬데믹의 그늘 아래 전 세계 공중 보건은 전례 없는 어려움에 직면해 있습니다. 그러나 바로 이러한 위기 속에서 과학과 기술은 엄청난 잠재력과 힘을 발휘했습니다. 팬데믹 발생 이후 전 세계 과학계와 정부는 백신의 신속한 개발 및 보급을 위해 긴밀히 협력하여 놀라운 성과를 거두었습니다. 그러나 백신의 불균등한 분배와 국민의 백신 접종 의지 부족과 같은 문제는 여전히 전 세계적인 팬데믹 대응을 어렵게 하고 있습니다.

코로나19 팬데믹 이전에 1918년 독감은 미국 역사상 가장 심각한 전염병 발병이었고, 이 코로나19 팬데믹으로 인한 사망자 수는 1918년 독감의 거의 두 배였습니다. 코로나19 팬데믹은 백신 분야에서 놀라운 진전을 이루어 인류에게 안전하고 효과적인 백신을 제공하고 의료계가 긴급한 공중 보건 요구에 직면한 주요 과제에 신속하게 대응할 수 있는 능력을 보여주었습니다. 백신 유통 및 투여와 관련된 문제를 포함하여 국가 및 세계 백신 분야에 취약한 상태가 있다는 것은 우려스럽습니다. 세 번째 경험은 민간 기업, 정부 및 학계 간의 파트너십이 1세대 코로나19 백신의 신속한 개발을 촉진하는 데 중요하다는 것입니다. 이러한 교훈을 바탕으로 생물의학 첨단 연구개발 기관(BARDA)은 차세대 개선 백신 개발을 위한 지원을 모색하고 있습니다.

NextGen 프로젝트는 코로나19에 대한 차세대 의료 솔루션 개발을 목표로 보건복지부(Department of Health and Human Services)에서 지원하는 50억 달러 규모의 사업입니다. 이 계획은 다양한 민족 및 인종 집단에서 승인된 백신과 비교하여 실험용 백신의 안전성, 효능 및 면역원성을 평가하기 위한 이중맹검, 활성 대조 2b상 시험을 지원할 것입니다. 이러한 백신 플랫폼은 다른 감염병 백신에도 적용 가능하여 향후 보건 및 안전 위협에 신속하게 대응할 수 있을 것으로 기대합니다. 이러한 실험에는 여러 가지 고려 사항이 포함될 것입니다.

제안된 2b상 임상시험의 주요 평가변수는 기존 승인 백신 대비 12개월 관찰 기간 동안 백신 효능이 30% 이상 향상되는 것입니다. 연구진은 유증상 코로나19에 대한 예방 효과를 바탕으로 새로운 백신의 효능을 평가할 것입니다. 또한, 2차 평가변수로, 참가자들은 매주 코 면봉으로 자가 검사를 실시하여 무증상 감염에 대한 데이터를 얻을 것입니다. 현재 미국에서 사용 가능한 백신은 스파이크 단백질 항원을 기반으로 근육 주사로 투여되는 반면, 차세대 후보 백신은 스파이크 단백질 유전자와 뉴클레오캡시드, 막 또는 기타 비구조 단백질을 암호화하는 유전자와 같이 바이러스 게놈의 보다 보존된 영역을 포함하는 더욱 다양한 플랫폼을 활용할 것입니다. 새로운 플랫폼에는 SARS-CoV-2 구조 및 비구조 단백질을 암호화하는 유전자를 복제하고 포함할 수 있는 벡터를 사용하는 재조합 바이러스 벡터 백신이 포함될 수 있습니다. 2세대 자가 증폭 mRNA(samRNA) 백신은 대안으로 평가될 수 있는 빠르게 부상하는 기술 형태입니다. samRNA 백신은 선택된 면역원성 서열을 운반하는 복제효소를 지질 나노입자에 암호화하여 정밀한 적응 면역 반응을 유발합니다. 이 플랫폼의 잠재적 장점은 RNA 용량 감소(반응성 감소 가능), 면역 반응 지속 시간 증가, 그리고 냉장 온도에서 더 안정적인 백신 생산입니다.

보호 상관관계(CoP)의 정의는 특정 병원체에 의한 감염 또는 재감염으로부터 보호할 수 있는 특정 적응성 체액성 및 세포성 면역 반응입니다. 2b상 임상시험에서는 코로나19 백신의 잠재적 CoP를 평가할 것입니다. 코로나바이러스를 포함한 많은 바이러스의 경우, CoP를 결정하는 것은 항상 어려운 과제였습니다. 중화 및 비중화 항체(응집 항체, 침전 항체 또는 보체 고정 항체 등), 동형 항체, CD4+ 및 CD8+ T 세포, 항체 Fc 효과기 기능 및 기억 세포를 포함하여 면역 반응의 여러 구성 요소가 함께 작용하여 바이러스를 불활성화하기 때문입니다. 더 복잡하게도, 이러한 구성 요소가 SARS-CoV-2에 저항하는 역할은 해부학적 부위(예: 순환계, 조직 또는 호흡기 점막 표면)와 고려되는 종말점(예: 무증상 감염, 유증상 감염 또는 중증 질환)에 따라 달라질 수 있습니다.

CoP를 파악하는 것은 여전히 ​​어려운 일이지만, 승인 전 백신 시험 결과는 순환 중화 항체 수치와 백신 효능 간의 관계를 정량화하는 데 도움이 될 수 있습니다. CoP의 여러 가지 이점을 파악하십시오. 포괄적인 CoP는 새로운 백신 플랫폼에 대한 면역 가교 연구를 대규모 위약 대조 시험보다 빠르고 비용 효율적으로 수행할 수 있도록 하며, 어린이와 같이 백신 효능 시험에 포함되지 않은 집단의 백신 방어력을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. CoP를 측정하면 새로운 균주 감염 또는 백신 접종 후 면역 지속 기간을 평가하고, 추가 접종이 필요한 시기를 결정하는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

첫 번째 오미크론 변이는 2021년 11월에 나타났습니다. 원래 변이와 비교하여 약 30개의 아미노산이 대체되었으며(스파이크 단백질의 15개 아미노산 포함), 따라서 우려 변이로 지정되었습니다. 알파, 베타, 델타 및 카파와 같은 여러 COVID-19 변이로 인한 이전 전염병에서 오미크론 변이에 대한 감염 또는 백신 접종으로 생성된 항체의 중화 활성이 감소하여 오미크론이 몇 주 만에 전 세계적으로 델타 바이러스를 대체했습니다. 하기도 세포에서 오미크론의 복제 능력은 초기 변이에 비해 감소했지만 처음에는 감염률이 급격히 증가했습니다. 이후 오미크론 변이의 진화는 기존 중화 항체를 회피하는 능력을 점차 향상시켰고, 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2) 수용체에 대한 결합 활성도 증가하여 전염률이 증가했습니다. 그러나 이러한 변이(BA.2.86의 JN.1 자손 포함)의 심각한 부담은 상대적으로 낮습니다. 비체액성 면역이 이전 전파 사례에 비해 질병의 중증도가 낮은 이유일 수 있습니다. 중화 항체를 생성하지 않은 코로나19 환자(예: 치료로 인한 B세포 결핍 환자)의 생존은 세포 면역의 중요성을 더욱 강조합니다.

이러한 관찰 결과는 항원 특이적 기억 T 세포가 항체에 비해 돌연변이 균주에서 스파이크 단백질 이탈 돌연변이의 영향을 덜 받는다는 것을 시사합니다. 기억 T 세포는 스파이크 단백질 수용체 결합 도메인과 기타 바이러스에 의해 암호화된 구조 및 비구조 단백질에서 고도로 보존된 펩타이드 에피토프를 인식할 수 있는 것으로 보입니다. 이러한 발견은 기존 중화 항체에 대한 민감도가 낮은 돌연변이 균주가 더 경증의 질병과 관련이 있는 이유를 설명할 수 있으며, T 세포 매개 면역 반응의 검출을 개선해야 할 필요성을 시사합니다.

상기도는 코로나바이러스와 같은 호흡기 바이러스가 처음 접촉하고 진입하는 지점이며(비강 상피에는 ACE2 수용체가 풍부함), 선천 면역 반응과 적응 면역 반응이 모두 발생합니다. 현재 사용 가능한 근육 주사 백신은 강력한 점막 면역 반응을 유도하는 능력이 제한적입니다. 백신 접종률이 높은 집단에서 변이 균주의 지속적인 유병률은 변이 균주에 선택적 압력을 가하여 면역 회피 가능성을 높일 수 있습니다. 점막 백신은 국소 호흡기 점막 면역 반응과 전신 면역 반응을 모두 자극하여 지역 사회 전파를 제한하고 이상적인 백신입니다. 다른 백신 접종 경로로는 피내(마이크로어레이 패치), 경구(정제), 비강(스프레이 또는 점적), 흡입(에어로졸) 등이 있습니다. 무주사 백신의 등장은 백신 접종에 대한 주저함을 줄이고 수용도를 높일 수 있습니다. 어떤 접근 방식을 취하든, 백신 접종을 간소화하면 의료 종사자의 부담이 줄어들어 백신 접근성이 향상되고 향후 팬데믹 대응 조치가 용이해질 것입니다. 특히 대규모 백신 접종 프로그램을 시행해야 할 때 더욱 그렇습니다. 장용 코팅, 내열성 정제 백신 및 비강 내 백신을 사용한 1회 접종 부스터 백신의 효능은 위장관 및 호흡기에서 항원 특이적 IgA 반응을 평가하여 평가될 것입니다.

2b상 임상시험에서는 백신 효능 향상만큼이나 참가자 안전에 대한 세심한 모니터링이 중요합니다. 보안 데이터를 체계적으로 수집하고 분석할 것입니다. 코로나19 백신의 안전성은 이미 충분히 입증되었지만, 모든 백신 접종 후 부작용이 발생할 수 있습니다. NextGen 임상시험에서는 약 10,000명의 참가자를 대상으로 부작용 위험 평가를 실시하고, 시험 백신 또는 허가 백신을 1:1 비율로 무작위 배정하여 접종합니다. 국소 및 전신 부작용에 대한 자세한 평가는 심근염이나 심낭염과 같은 합병증 발생률을 포함한 중요한 정보를 제공할 것입니다.

백신 제조업체들이 직면한 심각한 과제는 신속한 대응 역량을 유지해야 한다는 것입니다. 제조업체는 발병 후 100일 이내에 수억 회분의 백신을 생산할 수 있어야 하며, 이는 정부에서도 설정한 목표이기도 합니다. 팬데믹이 약화되고 팬데믹 휴지기가 다가옴에 따라 백신 수요는 급격히 감소할 것이며, 제조업체는 공급망 유지, 기본 재료(효소, 지질, 완충액, 뉴클레오타이드), 그리고 충전 및 처리 역량 확보와 관련된 과제에 직면하게 될 것입니다. 현재 사회적 코로나19 백신 수요는 2021년 수요보다 낮지만, "본격적인 팬데믹"보다 소규모로 운영되는 생산 공정은 여전히 ​​규제 당국의 검증을 받아야 합니다. 추가적인 임상 개발 또한 규제 당국의 검증이 필요한데, 여기에는 배치 간 일관성 연구 및 후속 3상 효능 계획이 포함될 수 있습니다. 계획된 2b상 시험 결과가 긍정적일 경우, 3상 시험 수행과 관련된 위험을 크게 줄이고 이러한 시험에 대한 민간 투자를 촉진하여 상업적 개발을 달성할 가능성이 있습니다.

현재 전염병 휴지기의 기간은 아직 알려지지 않았지만, 최근 경험에 따르면 이 기간을 낭비해서는 안 됩니다. 이 기간은 백신 면역학에 대한 사람들의 이해를 넓히고 가능한 한 많은 사람들에게 백신에 대한 신뢰와 확신을 회복할 수 있는 기회였습니다.