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팬데믹? 이제는 엔데믹이다!
급변하는 바이러스, 기민하게 움직이는 과학

2019년 11월 17일, 처음으로 보고된 이래 사스코로나바이러스2(코로나 19)는 계속해서 우리 인간의 예상을 뒤집어오고 있었다. “호흡기 질병은 겨울철에 발생하여, 바이러스가 활동하기 어려운 더운 여름철에는 거의 사라진다”, “팬데믹 전에는 어느 정도 인체 간 감염이 발생하여 적응하는 기간이 필요하다”…. 병인이 되는 바이러스의 변이 또한 이어지고, 코로나19 바이러스는 계속해서 인류의 희망을 보기 좋게 배신해왔다. 두 번의 여름이 지나면서도 코로나19 팬데믹은 종식되지 않았고, 오히려 WHO에서 ‘엔데믹(Endemic)’으로의 전환을 점치고 있을 정도다. 본래 엔데믹이란 말라리아나 뎅기열 등 지역에 따라 주기적으로 나타나는 ‘풍토병’을 의미한다. 그런데 코로나19의 대유행 이후로는 ‘감염병의 주기적 유행’을 의미하는 용어로 새롭게 쓰이고 있다. 코로나19는 그야말로 감염병의 문법을 바꿔놓은 커다란 전기인 것이다.
그러나 기존의 상식을 뒤엎는다는 점에서는 과학계와 의학계 또한 이에 뒤지지 않았다. 2020년 1월 1일, 코로나19 바이러스의 염기서열이 밝혀진 이후 세계 각국에서 일제히 백신 개발에 착수했다. 그리고 2020년 12월 11일, 화이자(Pfizer)의 백신이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받았고, 그로부터 3일 후 드디어 접종이 시작됐다. 질병에 시름하던 사람들에게는 지지부진한 속도였겠지만, 이는 이례적으로 빠른 속도다. 과거 미국 국립알레르기감염병연구소(NAID)에서 사스(SARS)의 백신 후보물질의 임상 1상에 진입하는 데에만 해도 20개월이 걸렸다는 것을 감안하면 이 비범함을 실감할 수 있을 것이다. 일반적으로 백신 개발에 소요되는 약 5년 이상의 기간을 5분의 1로 감축시킨 것은 mRNA 기반 백신의 특징도 있겠으나, 인류가 맞이한 미증유의 재해에 대해 전 세계의 면역학자, 바이러스학자, 의학자들이 적극적으로 정보를 공유하며 공동 대책을 수립하고자 노력한 덕택이기도 하다.
이러한 정보 공개와 지식의 공유는 학계를 넘어 일반 대중에게까지 미치고 있다. 에피데믹, 팬데믹을 넘어 사람들을 현혹시키고 사회를 혼란에 빠뜨리는 인포데믹(Infodemic)을 방지하기 위해서이기도 하다. 한국기초과학연구원(IBS)에서 2년째 지속해오고 있는 〈코로나19 과학 리포트〉와 이를 기반으로 한 《코로나 사이언스》 시리즈는 여기에 해당하는 대표적인 결과물이다. 한국에서 내로라하는 기초과학자들이 이를 통해 기존에 학계에서 알음알음 공유되던 연구 현장 최전선의 정보를 아낌없이 대중들에게 풀어놓고 있다. 앎이란, 삶에 드리운 미지의 장막을 걷어내는 지시등이다. 팬데믹에 이어 엔데믹이라는 상황하에서 코로나19 바이러스 그리고 앞으로 맞닥뜨릴지도 모르는 미지의 질병과 정면으로 마주해야 한다. 《코로나 사이언스: 팬데믹에서 엔데믹으로》과 같이 누구나가 접할 수 있도록 정제된 정보들이 모든 사람들의 앞길을 밝힐 것이다.

중국산 백신은 왜 효과가 없을까?
코로나19 바이러스와 백신 그리고 달라진 세계

세계 각국 각사에서 저마다 백신 개발에 뛰어들면서 “어떤 백신이 효과가 좋을까” 하는 궁금증 역시 생길 수밖에 없었다. 세계 최초로 임상 1상에 들어간 것은 중국의 시노팜(Sinopharm)에서 개발한 백신이다. 중국, 동남아시아, 남미 등을 비롯한 개발도상국에서 주로 접종이 이루어졌으나 그 효능에 대한 논란이 잇달아 번졌다. 그런데 사실 백신의 효능은 그저 단순히 백신의 예방률을 줄지어서 결정할 수 있는 것이 아니다. 각 백신의 효능 차이는 기실 각 백신의 유형과 크게 결부되어 있다. 가령 시노팜과 시노백 백신은 사백신이다. 열이나 방사선, 화학물질 등으로 비활성화시킨 병원체를 직접 주입함으로써 면역 반응을 유도한다. 병원체가 살아 있지 않으므로 백신으로 주입한 병원체가 증식하지도 않고, 질병을 일으키지도 않는다. 이미 존재하는 병원체를 이용한 백신이기에 개발 속도가 빠르고 안정성이 높지만, 대신에 면역 반응이 적고 지속 기간이 짧다. 말하자면 이들 백신이 시간이 흐름에 따라 효능이 떨어지는 것은 사백신이라는 유형에서 기반한 태생적인 한계다. 한편 화이자와 모더나 등에서 개발에 성공하면서 조명을 받은 mRNA 백신이나 DNA백신은 핵산(Nucleic acid) 백신으로 분류된다. 병원체의 항원에 관한 정보를 담은 유전물질을 전달하는 방식으로 작동한다. 무엇보다 백신 생신이 빠르고 장기간 면역 반응을 유도할 수 있다는 게 큰 장점이다. 각 백신에는 개발 방식에 따라 각기 다른 특성이 있다. 방역당국 만이 아니라 개개인 또한 이러한 점들을 알아야 한다. 기초과학에 관한 지식은 위기 상황에서 안전한 삶을 꾸려나가기 위한 무기가 된다.
이는 《코로나 사이언스: 팬데믹에서 엔데믹으로》에서 이야기하는 풍부한 정보의 빙산이 일각이다. 전작인 《코로나 사이언스》가 코로나19 바이러스의 정체와 발생 원리를 밝히는 데 주목했다면, 이번에는 진일보한 진단 방식과 백신, 치료제 등에 초점을 맞췄다. 반려동물의 코로나19 감염 문제, 수리통계학적으로 본 코로나19 방역 모델링, 코로나 팬데믹이 지구 기후에 미친 영향, 감염병과 외상후스트레스장애(PTSD)와의 관계 등, 한결 다른 시각으로 코로나19를 분석하는 시도 또한 시사적이다. 고규영 IBS 혈관 연구단 단장, 김빛내리 RNA 연구단 단장을 비롯한 대한민국 굴지의 기초과학자들이 다시 한번 힘을 모아 대중들에게 정확하고 신속한 정보를 전달하기 위해서 뭉쳤다. 이들이 전망하는 것은 단순히 파편화된 과학적 지식이 아니라, 코로나19가 바꿔놓은 세계 그 자체이다. 앞서 “코로나19가 완전히 종식되기는 어려울 것 같다. 앞으로는 주기를 두고 나타나는 사스코로나바이러스-2에 의한 감염에 잘 대응하며 살아갈 방안을 찾아야 한다”라고 전망한 고규영 단장의 말처럼, 우리는 코로나19와 더불어 사는 ‘코로나 엔데믹’ 시대를 맞이했다. 이 부정할 수 없는 현실 앞에서, 기초과학 지식은 안전을 보장하기 위한 최소한의 자구책이다. 그리고 《코로나 사이언스: 팬데믹에서 엔데믹으로》가 여기에 앞장설 것이다.

IBS 한국바이러스기초연구소 출범!
10주년을 맞이한 IBS와 날개를 달고 도약하는 바이러스 연구

2021년 7월 1일, 드디어 IBS 한국바이러스기초연구소가 문을 열었다. ‘바이러스 연구’라는 분야가 그다지 대중적으로 인지도가 있거나 화제가 되기 쉬운 학문 분과가 아니라는 점을 고려하면 몹시 고무적인 일이다. 미국이나 영국 등 해외 선진국에는 바이러스를 전문으로 연구하는 기관이 이미 존재했으나, 우리나라에서는 코로나 팬데믹이 터진 이후에야 비로소 논의가 진전될 수 있었다. 어쩌면 이러한 지연으로 인해 한국이 이번 사태에서 게임 체인저가 될 백신과 치료제 개발을 자력으로 해내지 못했으며, 백신 수급을 타국에 의존할 수 밖에 없는 현실을 만들었을지도 모른다고 생각하면 안타까운 일이다. 가령 살아 있는 사스코로나바이러스-2를 다루기 위해서는 생물 안전 3등급(BSL3) 이상의 연구 시설이 필요하다. 그러나 한국바이러스기초연구소 개소 전에는 IBS에 BSL3 이상의 시설이 없어, 다른 연구소의 시설을 일시적으로 빌리는 경우를 제외하고는 BSL2 시설에서 할 수 있는 연구만을 진행할 수밖에 없었다. 그런 열악한 상황에서도 사스코로나바이러스-2의 유전자 지도를 완성해내는 등 성과를 창출한 것은 고무적이나, 이러한 한국의 연구진들에게 좀 더 많은 기회가 주어졌더라면 우리나라가 세계를 선도하는 게임 체인저가 될 수 있지 않았을까 하는 아쉬움 또한 남는다.
그러나 질병이 휩쓸고 간 폐허를 수습하는 것이 아니라, 다가올 질병을 미리 예방하고 견딜 수 있는 체력을 만드는 것이야말로 기초과학이 할 수 있는 진정한 역할이다. 앞으로 들이닥칠지도 모르는 코로나21, 코로나22를 생각하면 지금의 시작은 결코 늦은 게 아니다. 2021년 11월 19일, IBS는 창립 10주년을 맞이한다. 지금 이순간도 바이러스만이 아니라 각 분야의 기초과학 연구에 매진하고 있는 과학자들의 노력은 ‘안전하고 ？V요로운 대한민국’의 모습으로 돌아올 것이다.

가짜뉴스를 반박할 진짜 과학
_이영완(한국과학기자협회 회장, 조선일보 과학전문기자)

해마다 10월이면 전 세계 과학자들의 눈이 스웨덴으로 쏠린다. 노벨상이 발표되는 시즌이기 때문이다. 기자들은 그동안 취재를 통해 그해의수상자를 점쳐본다. 노벨상은 보통 수십 년 전에 나온 연구 성과에 돌아간다. 잊고 있었지만 막상 발표가 되면 수상이 당연했다는 생각이 든다.
올해는 조금 달랐다. 지난 2년 동안 전 세계를 공포에 몰아넣은 신종코로나바이러스감염증(코로나19)이 사상 유례 없는 속도로 개발된 백신에 의해 조금씩 통제되고 있다. 과학기자들은 이번에 처음 상용화된 mRNA(전령리보핵산) 백신 개발자가 노벨상을 받지 않을까 기대했다. 바로 미국 펜실베이니아대의 드루 와이즈먼(Drew Weissman) 교수와 커털린 커리코(Katalin Karik?) 독일 바이온텍 수석 부사장이다.
두 사람은 최근 ‘실리콘밸리 노벨상’이라는 브레이크스루 생명과학상과 ‘의학 노벨상’이라는 라스커상을 잇따라 수상했다. 커리코 부사장은 로레알 세계여성과학자상도 받았다. mRNA를 백신으로 쓰는 아이디어는 1990년대부터 나왔지만 염증 반응을 막지 못해 상용화되지 못했다. 두 사람은 2005년 펜실베이니아대에서 mRNA의 구성 분자 하나를 다른 형태로 바꾸면 면역세포가 공격하지 않는다는 사실을 알아냈다.
기자들은 mRNA 구조를 바꾼 연구라는 점에서 노벨 의학상이 아니라 화학상을 받을 것이라고 구체적인 기대까지 했다. 하지만 예상과 달리 화학상은 근 10년 만에 순수 화학 연구 성과에 돌아갔고, 의학상은 인간의 감각 기능을 밝힌 연구자가 받았다. 그렇지만 오랜만에 여러 과학기자들이 같은 생각으로 노벨상 수상자를 기대하는 경험을 했다.
지금이야 코로나 바이러스나 mRNA, 백신 등이 익숙한 용어이지만 코로나19 초기에는 여간 생소한 개념이 아니었다. 바이러스를 잘 아는 전문가도 부족했고, 항체 치료제나 백신은 기초과학자들이 익숙하지 않은 의학과 제약의 영역이어서 어디까지 물어야 할지 가늠하기 어려웠다. 과학기자들이 노벨 화학상 수상자로 mRNA 백신 개발자들을 예상한 것은 기초과학연구원IBS의 『코로나 사이언스』 시리즈에 힘입은 바 크다.
이 중 한 편에서는 커리코 부사장과 와이즈먼 교수의 연구에 대해 ‘mRNA 백신의 경우 RNA의 자연적인 염기 성분을 수도유리딘(pseudouridine), 메틸수도유리딘(N1-methyl-pseudouridine), 메틸사이토신(5mC)과 같은 인공적인 유도체로 교체함으로써 과다한 면역 반응을 피하고 단백질 생산이 잘 일어나도록 설계한다’라고 썼다. 암호 같은 문장이지만 읽고 또 읽으면 무엇이 문제였고 무엇을 해결하려 했는지 감이 잡혔다.
평상시 같으면 쉽게 쓴 글이 필요했을지 모르나, 이번 코로나19 위기 속에서는 가짜뉴스를 반박할 진짜 과학이 필요했다. 과학자들이 쉽게 설명하려고 하다 보면 꼭 필요한 이야기가 누락되어 잘 모르는 사람들이 오해하게 되는 경우가 적지 않다. 반면에 IBS의 『코로나 사이언스』 시리즈는 불필요한 윤색을 거의 하지 않아 그런 점에서 자유로웠다. 항체 치료제를 소개한 글은 기본 원리와 효과, 기대감과 함께 예상 가능한 부작용까지 총망라했다는 점에서 균형 잡힌 시각을 제공했다.
물론 아쉬움이 없는 것은 아니다. 아무리 시간이 부족했다 하더라도 그동안 나온 리포트들을 이해하기는 고전 읽기만큼이나 어려운 일이었다. 투명한 정보 공개 자체는 좋은 일이지만, 정작 공개된 정보 자체가 이해하기 어렵다면 역시 소수에게만 활용되는 악순환이 벌어질 수밖에 없다. 그 점에서 앞으로 과학자와 기자들의 적극적인 소통이 더 필요하지 않을까 생각한다.

사스코로나바이러스-2가 델타형, 람다형으로 진화하며, 방역에 지속적인 위협을 가하고 있다. 백신과 치료제도 이에 맞춰 진화되어야 할 것이다. 바이러스의 본질과 우리 몸의 면역작용, 백신과 치료제의 원리에 대한 정확한 지식도 지속적으로 시민들에게 제공되어야 한다. 기초과학연구원이 작년에 이어 올해도 이 막중한 작업을 계속해오는 데 찬사와 응원을 보낸다. 이 책은 우리 사회를 한층 더 건강하게 해줄 것이다.
_노정혜(전 한국연구재단 이사장)


코로나19는 인류에게 닥친 커다란 재난이며 극복해야 할 도전이다. 이러한 위기 속에서 우리는 객관적인 과학 지식과 냉철한 통찰로 이 어려운 도전을 슬기롭게 극복하여 나아가야 한다. 한국의 저명한 기초과학자들이 힘을 모은 『코로나 사이언스: 팬데믹에서 엔데믹으로』는 명확한 분석과 합리적인 해답을 제시하여 미래 코로나19 조기종식을 위한 중요한 단서를 제공한다.
_이광형(KAIST 총장)

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저자 소개

1부 진화하는 바이러스, 막을 수 있을까
01. 바이러스 변이체는 얼마나 위협적일까
02. 면역 체계는 돌연변이를 방어할 수 있을까
03. 신속하면서 정확한 새로운 진단 기법
04. 초기 감염 병리기전을 밝히다
05. 인체 면역 반응의 양상과 특징
06. 반려동물도 바이러스를 옮길까

2부 백신과 치료제, 게임 체인저가 되다
07. 백신의 탄생과 패러다임 전환
08. 백신의 종류와 특징
09. 백신 개발 키워드, RNA는 어떤 물질인가
10. mRNA 백신 개발 원리와 전망
11. 모더나의 백신 개발: 팀사이언스의 힘
12. 약물 재지정을 통한 치료제 발굴 전략
13. 항체치료제 개발 경과와 전망
14. 자연에서 발견한 치료제 후보물질

3부 위드 코로나, 전환의 기로에서
15. 데이터 분석 기반의 방역정책 수립
16. 팬데믹이 기후에 미친 영향
17. 정신건강을 위한 ‘마음 방역’의 필요성
18. 인포데믹에 맞서는 국제사회

대학생이 본 팬데믹
맺는 글

지금이야 ‘위드 코로나’가 정부 정책으로 검토되고 있지만, 작년 초만 해도 쉽게 상상하기 힘든 미래였다. 고규영 단장은 과학자로서 현실을 냉정히 분석하여 합리적 대안을 제시한 것이다. 이러한 과학적 지식과 직관이 『코로나 사이언스』를 관통하는 주제였다.
_ 8쪽, ‘여는 글’ 중에서

팬데믹과 바이러스의 역사를 살펴보면, 대개 바이러스는 돌연변이로 인해 전파력은 증가되고 병독성은 약화된다. 코로나19 팬데믹이 종식될 때까지 계속 출현할 새로운 변이체들도 거시적으로는 이러한 규칙을 따를 것으로 예상된다.
_ 45쪽, ‘면역 체계는 돌연변이를 방어할 수 있을까’ 중에서

기존 코로나19 병리기전 연구 역시 감염 초기보다는 중·후반기에 치우쳐 있었다. 이는 비유하자면 전투가 끝난 뒤 폐허가 된 전쟁터를 살펴보는 일이라고 할 수 있다. 하지만 중요한 것은 전투에서 승리하거나, 전쟁 자체가 일어나지 않도록 미리 막는 것이다.
_ 69쪽, ‘초기 감염의 병리기전을 밝히다’ 중에서

백신의 기본 원리는 ‘가공 또는 변형된 병원체의 전부 혹은 일부’를 우리 몸에 주입하는 것이다. 바이러스를 ‘간접 경험’한 우리 몸은 면역을 형성하고, 실제 병원체가 우리 몸에 침입하면 그 경험을 발판 삼아 바이러스를 퇴치한다. 가공된 병원체가 신체 안에서 면역 반응을 일으키는 항원으로 기능하는 것이다. 그동안 백신을 개발하려면 병원체 전체 혹은 일부 조각, 즉 항원이 반드시 필요했다. 그런데 백신의 패러다임을 바꿀 새로운 아이디어가 제시됐다. 항원 대신 항원을 만들 수 있는 설계도를 넣어주면 비슷한 반응을 유도할 수 있으리라는 발상의 전환이다.
_100~101쪽, ‘백신의 탄생과 패러다임 전환’ 중에서

나아가 mRNA는 백신을 넘어서 ‘유전자 전달체’로서 의학과 생명공학에 광범위하고 심대한 영향을 미칠 것이다. mRNA는 이론적으로는 어떤 유전자도 우리 몸으로 전달할 수 있다. mRNA를 이용해서 우리 몸에 부족한 유전자를 도입하는 ‘유전자 치료’가 가능한 것이다.
_ 143쪽, ‘mRNA 백신 개발 원리와 전망’ 중에서

이는 사회적 거리두기의 영향력이 연령대별로 다르고, 젊은 인구보다는 고령 인구에게 더 영향력이 크다는 것을 시사한다. 또한, 연구진은 7개 기간 모두에서 강력한 사회적 거리두기가 시행되었다면 감염자 수는 44.6% 감소했을 것이라는 예상도 내놓았다. 그러나 모든 기간 약한 사회적 거리두기를 유지했다면, 감염자 수는 지금보다 29.2% 증가했을 것으로 분석했다.
_ 198~199쪽, ‘데이터 분석 기반의 방역정책 수립’ 중에서

우리가 알던 질병에 대한 기존 상식은 하나하나 깨지고 있다. 코로나19가 특히 그렇다. “호흡기 질병은 보통 겨울철에 발생하여 더운 여름철에는 거의 사라진다”라든가 “팬데믹 전에는 어느 정도 인체 간 감염이 발생하여 적응하는 기간이 필요하다” 등의 기존의 정설을 무너뜨렸다. 게다가 변이 바이러스의 발생도 빈번해지고 있다. 따라서 이에 대한 새로운 과학적 접근 및 병인기전에 대한 기초지식 축적이 더욱 요구된다.
_ 255쪽, ‘맺는 글’ 중에서