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[인간·공감·AI] ⑤ AI로 코로나19 백신 다양성 높인다

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[인간·공감·AI] ⑤ AI로 코로나19 백신 다양성 높인다

2020.08.11 22:30
박성규 GIST 항바이러스연구센터장 "코로나19 백신에도 다양한 접근 방식 필요하다"
지난달 31일 광주 북구 광주과학기술원(GIST)에서 박성규 GIST 생명과학부 교수를 만났다. 그는 지난 6월 9일 문을 연 항바이러스연구센터의 장을 맡고 있다. 동아사이언스DB
지난달 31일 광주 북구 광주과학기술원(GIST)에서 박성규 GIST 생명과학부 교수를 만났다. 그는 지난 6월 9일 문을 연 항바이러스연구센터의 장을 맡고 있다. 동아사이언스DB

지난해 12월 31일 중국이 세계보건기구(WHO)에 우한에서 정체불명의 폐렴이 확산되고 있다며 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 시작을 공식적으로 알린지 7개월이 흘렀다. 국제통계사이트 월드오미터 집계에 따르면 이달 11일 기준 전 세계 코로나19 누적 확진자는 2023만8926명, 사망자는 73만7900명에 이른다. 전 세계 과학자들은 추가적인 감염 확산을 막을 백신 개발에 집중하고 있다. WHO와 각국에 따르면 임상시험에 들어간 백신 후보물질의 수는 26개, 이 가운데 7종이 임상시험 최종단계인 3상에 들어간 것으로 확인되면서 백신 개발이 가시권에 들어왔다는 전망이 나온다. 


하지만 문제는 코로나19 바이러스의 변이다. 변이의 정도에 따라 개발 중인 백신이 무용지물이 되거나 백신의 효과가 떨어질 수 있는 문제가 생길 수도 있다. 바이러스는 핵산물질로 DNA에 비해 불안정한 RNA이기 때문에 변이가 잦은 편이다. 이달 10일 해외에서 들어온 국내 코로나19 환자에게서 보고되지 않은 바이러스 변이 사례가 3건이 발견되기도 했다. 


박성규 광주과학기술원(GIST) 항바이러스연구센터장(생명과학부 교수)은 “코로나19 바이러스의 변이율은 낮지 않다”며 “현재 코로나19 바이러스는 크게는 3종 혹은 6~9종까지의 변이를 거친 것으로 확인된다”고 말했다. WHO는 유전자 염기서열 차이로 인한 아미노산의 변화를 기준으로 코로나19 바이러스를 S, V, L, G, GH, GR, 기타 등 총 7개 유형으로 분류하고 있다. 


박 센터장은 이런 변이 때문에 코로나19 백신이 다양성을 가져야 한다고 강조했다. 현재 백신 후보물질들의 효과가 명확히 증명이 되지 않은 상황에서 다양한 접근방식의 백신이 개발돼야 ‘백업’ 역할을 할 수 있다는 것이다. 박 센터장은 “지금 현재 백신 선두주자들이 임상시험에 들어가 있다”며 “하지만 실제 백신의 효과가 얼마나 될지 그 지속성은 어느 정도 이어질 지를 모르는 상황이기에 백업 역할을 하는 다른 방식의 백신 개발이 필요하다”고 말했다. 

 

특히 이 과정에서 인공지능(AI)가 핵심적인 역할을 할 것이란 게 박 센터장의 평가다.  AI를 통해 코로나19 치료에 효과적인 항원 선별에 나선다. 박 센터장은 “딥러닝(심층 기계 학습) 기반의 AI는 변이가 발생해도 여전히 작용할 항원을 선별하는 데 핵심적인 역할을 한다”며 “항체와 항원 간의 작용을 분석한 실증실험을 통해 얻은 데이터이기 때문에 AI의 분석 정확도도 높을 것”이라고 설명했다. 

 

현재 임상 3상 단계에 들어간 백신들은 주로 핵산(RNA) 주입 방식을 택했다. RNA를 인체 세포가 읽고 바이러스 단백질 조각(항원)을 만들고, 인체 면역체계가 이 항원에 대항해 항체를 만드는 원리다. 박 센터장은 “이는 방식은 예전에 있었던 방식을 그대로 적용하는 것”이라며 “RNA백신은 특정 단백질을 이용하다보니 변이가 일어나면 효과가 떨어지게 될 수 있다”고 말했다. 실제 인체에 존재하는 코로나19 바이러스에 효과적일지도 미지수라는 지적도 나온다.  

 

동아사이언스DB
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GIST는 지난 6월 9일 이를 뒷받침할 '백업' 역할을 할 수 있는 코로나19 백신 개발을 위해 항바이러스연구센터를 설립했다. 코로나19 외에도 인플루엔자, 간염 바이러스 등 다양한 바이러스를 연구하는 것을 목표로 한다. 이미 간염 바이러스와 관련해 치료제를 개발했고, 내년에 임상 1상이 예정돼 있다. 연구 분야는 방호기술, 진단기술, 치료제 개발, 백신 개발, 기전연구 5개로 세분화했다. 박 센터장은 “환경공학, 생명공학, 소재 등 다양한 분야의 연구자들로 구성돼 있다”며 “분야별로 교수가 3~4명씩 참여해 총 20명 정도가 연구에 참여한다”고 말했다. 


다만 항바이러스연구센터는 현재 코로나19 사태의 심각한 상황을 고려해 관련 대처를 우선시 하고 있다. 이미 코로나19 감염을 막는 비인두 및 목구멍용 스프레이도 개발했다. 비인두는 코 안에서 좌우의 들숨이 만나는 공간으로 오물이나 세균이 붙어 염증을 일으킬 수 있다. 박 센터장은 “이미 코로나19 감염을 막는 스프레이를 개발했다”며 “비인두와 목구멍용에 스프레이를 뿌려놓으면 일정 시간 감염을 막는 효과가 증명됐다”고 말했다. 


지난 7월부터는 코로나19 환자들 혈액 내 항체 특성을 분석하는 연구를 진행하고 있다. 항체를 분석해야 백신의 효과를 높여줄 항원을 선별할 수 있기 때문이다. 코로나19 바이러스 복제 메커니즘과 15분 만에 감염 여부를 판별하는 진단도구 등에 관한 연구도 진행하고 있다. 박 센터장은 “복제 기전 연구와 진단도구 연구를 포함해 6개 과제를 수행하고 있다”며 “올해까지 과제를 마치고 성공한 것은 상용화하려고 있으며 기업체 참여를 유도하려고 한다”고 말했다. 


박 센터장은 “코로나19 바이러스에 대한 연구는 아직 시작단계에 머물고 있다”며 “더 실증적인 연구를 통해 검증된 결과를 많이 얻어야 한다"고 말했다. 그는 이어 “중증급성호흡기증후군(SARS·사스)이나 중동호흡기증후군(MERS∙ 메르스), 코로나19처럼 앞으로 새로운 바이러스가 많이 출연할 수 있기 때문에 이에 선제적으로 대처하는 체계를 한편으로 준비하려고 한다”고 말했다.

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