코로나19 백신은 어떻게 만들어질까

화이자와 바이오앤테크가 개발한 코로나19 백신 BNT162b2는 2020년 12월 미식품의약국 FDA 승인 이후 급속하게 접종이 진행되고 있다. 이런 화이자와 바이오앤테크 코로나19 백신은 어떻게 만들어졌을까.

이 백신은 mRNA 백신으로 인공 복제한 코로나19 스파이크 단백질을 생성하는 DNA에서 전사한 mRNA를 이용해 면역 반응을 일으키게 한다. 미주리주 체스터필드에 위치한 화이자 시설에는 스파이크 단백질 DNA가 포함된 플라스미드라는 환상 DNA가 저장되어 있다. 이 플라스미드를 도입한 대장균을 4일간 배양해 수조 개나 되는 플라스미드 복사본이 생성된다.

4일 배양을 끝낸 뒤 대장균을 파괴하는 처리를 추가해 플라스미드만 꺼낸다. 이후 추출된 플라스미드에 포함되어 있는 스파이크 단백질 DNA 염기 서열이 대장균에 의한 복사 전과 변화하지 않았는지 확인한다.

다음을 제한 효소로 플라스미드를 절단하고 환상 플라스미드 선형 스파이크 단백질 DNA를 추출해 여과한 다음 1리터 병에 채운다. 병에 담긴 DNA 염기 서열을 다시 확인한 뒤 영하 20도를 유지한 상태에서 앤도버에 위치한 화이자 시설과 독일 마인츠에 있는 바이오앤테크 시설로 보낸다. 또 1리터 1병당 150만 회 분량 코로나19 백신을 만들 수 있다고 한다.

앤도버 시설에선 DNA가 들어간 병을 5개씩 하루에 걸쳐 추출하고 mRNA로 전사에 필요한 효소와 mRNA 구성 요소와 혼합해 몇 시간 동안 전사 처리를 실시한다. 전송이 완료된 mRNA는 불필요한 DNA 효소 불순물을 제거한 다음 백신으로 가공하기 위해 영하 20도를 유지한 상태에서 미시간주 시설로 보내진다. 또 염기 서열 확인을 위해 체스터필드 시설에도 샘플이 전송된다.

칼리마주 시설에서 mRNA를 추출해 물과 혼합한 뒤 인간 세포에 들어가기 쉽게 하기 위해 지질과 혼합해 지질 나노입자를 생성한다. 이 지질나노 입자 생성은 마이크로 유체 역학을 이용한 특수 장비가 필요하다고 한다.

지질나노 입자 완성 이후 불순물을 제거하고 소독한 다음 백신을 유리병에 봉입하는 작업이 이뤄진다. 칼라마주 시설에선 분당 최대 575개 유리병에 백신이 봉입된다고 한다.

유리병에 봉입을 끝내면 백신을 영하 70도까지 냉각하고 체스터필드와 앤도버 시설에서 4주 가량 품질 테스트가 이뤄진다. 화이자는 DNA 생성에서 백신 완성까지 60일간 과정을 수행하고 있으며 이 가운데 절반 이상 기간이 품질 검사에 소요된다고 한다.

코로나19 감염 확대와 함께 기존 백신이 잘 듣지 않는 변이체 존재도 보고되고 있다. 보도에 따르면 화이자와 바이오앤테크는 변이주에 대응하는 새로운 버전 백신을 개발 중이며 특정 변이주에 유효한 백신을 곧 대량 생산할 수 있을 것이라고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.