공개적인 논의에서 종종 간과되는 점을 먼저 상기시켜 드리고 싶습니다. 코로나19 mRNA 백신은 진정으로 혁신적인 의료 제품입니다.
2020년 긴급 사용 승인 이전에는 mRNA 백신 기술이 대규모로 인체에 적용된 적이 없었습니다. 화이자-바이오엔텍과 모더나의 임상시험, 단 두 건만이 이 플랫폼을 사람에게 시험했을 뿐입니다. 의학 역사상 mRNA 백신을 접종받은 사람은 총 3만 7천 명 정도에 불과합니다(광견병, CMV, 암 백신처럼 초기 단계의 소규모 연구는 제외). 이는 비판이 아니라 사실을 말하는 것입니다. 하지만 이는 이러한 백신의 장기적인 안전성이 과거에도, 그리고 현재에도 완전히 밝혀지지 않았다는 것을 의미합니다.
다음 내용은 거의 모든 분자 생물학자에게 익숙한 내용입니다. 복잡하지만, 중요한 사안인 만큼 최대한 단순화하려고 노력했습니다. 백신 제조 방식이 백신 내용물을 직접적으로 결정하기 때문에 분자적 틀을 명확하게 설명하는 것이 중요합니다.. 주사 후 약병 안에 든 물질은 온몸을 돌아다니며 일련의 반응을 일으켜 장기적인 건강 문제로 이어질 수 있습니다.
시험관 내 전사는 단순한 제조 공정의 세부 사항이 아닙니다.
변형 mRNA 백신은 시험관 내 전사(IVT)라고 하는 과정을 사용하여 생산됩니다.)IVT는 백신의 활성 성분이 되는 변형 mRNA를 합성하는 데 사용되는 방법입니다.
이는 사소한 기술적 문제가 아닙니다. IVT는 최종 제품의 분자 구성을 근본적으로 결정합니다.
화이자 백신 개발에 직접 참여한 과학자들을 포함한 바이오엔텍의 과학자들이 상세한 연구 보고서를 발표했습니다.1 IVT 반응이 의도한 전체 길이 mRNA뿐만 아니라 다양한 부산물과 불순물을 생성하는 방식, 이러한 부산물과 불순물이 일반적으로 제거되는 방법, 그리고 잔류할 경우 발생할 수 있는 생물학적 결과에 대해 설명합니다. 이러한 제조 방법과 그 과정에서 생성되는 부산물은 모더나가 자사의 특허(US10,653,712 B2 및 US10,077,439 B2)에서 자세히 기술했습니다. 하지만 더 중요한 것은 이러한 분자 생물학적 원리가 코로나19 발생 훨씬 이전부터 잘 확립되어 있었다는 점입니다. 이 모든 것은 추측이 아닙니다.
시작 재료: DNA 주형
본질적으로 IVT 반응은 원하는 단백질을 암호화하는 이중 가닥 DNA로 시작됩니다. 이 경우, SARS-CoV-2 스파이크 단백질입니다.
mRNA 백신에 사용되는 스파이크 단백질 인코딩 서열은 다음과 같습니다. 유전자 변형 안정성과 세포 내성을 향상시키기 위해, 바이러스 스파이크 단백질과 구별되는 두 개의 아미노산 치환을 포함한 변형이 이루어졌습니다. 계획적인.
DNA 주형 자체는 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 화이자의 초기 임상 시험에서는 PCR로 생성된 DNA 단편이 사용되었습니다. 그러나 상업적 생산 공정에서는 플라스미드에서 유래한 DNA를 사용했습니다. 플라스미드에는 추가적인 조절 서열이 포함되어 있기 때문에 이는 중요한 문제입니다. 화이자의 경우, 이러한 플라스미드에는 SV40 프로모터 및 ori 서열과 같은 요소가 포함되어 있어, 이러한 요소들이 인체 세포로 유입될 경우 우려를 낳습니다.
이 DNA 주형이 RNA 중합효소 및 기타 구성 요소와 함께 IVT 반응에 첨가되면 mRNA로 전사됩니다(그림 1).
IVT는 의도적으로 부산물을 생산합니다.
IVT의 원하는 출력은 의도된 전체 길이 mRNA 산물이지만 실제 출력은 더 복잡합니다. 여기에는 (1) 이중 가닥 RNA(dsRNA)를 포함한 다양한 RNA 종류, (2) RNA에 부착된 DNA(RNA-DNA 하이브리드), (3) 원래 템플릿에서 나온 자유 DNA의 형태의 다양한 부산물이 포함됩니다(그림 2).
이러한 부산물의 생성은 잘 알려져 있고 불가피하며, 이것이 바로 안전을 위해 후속 정제가 절대적으로 필요한 이유입니다.
그림 2. IVT 제조 과정의 부산물 및 오염물질. (이미지 출처: ) 1.
정제에는 알려진 한계가 있습니다.
제조 후에는 먼저 DNA를 제거하고 그 다음 RNA 부산물을 제거하기 위해 두 단계의 정제 과정이 필요합니다(그림 3).
그림 3. IVT 부산물 제거. 이미지는 다음에서 발췌하여 수정했습니다. 2.
DNA를 제거하기 위해 반응 혼합물에 DNase I이라는 효소를 첨가하는데, 이는 오염된 DNA를 분해하는 데 일반적으로 사용됩니다. DNase I은 유리된 주형 DNA에는 효과적이지만, BioNTech 과학자들이 수행한 연구를 포함한 여러 연구에서 DNase I이 RNA에 결합된 DNA(RNA-DNA 혼합체)를 제거하는 데는 비효율적이라는 사실이 밝혀졌습니다.
이러한 한계는 논란의 여지가 없습니다. 문헌에 이미 기록되어 있습니다.
독립적인 분석 결과가 보여준 내용은 다음과 같습니다.
이러한 맥락은 최근 완제품 백신 병에 대한 독립적인 분석 결과를 해석하는 데 매우 중요합니다.
연구원3 규제 기관4 연구진은 테스트한 거의 모든 바이알에서 DNA 오염물질이 검출되었다고 보고했습니다. 이러한 오염물질에는 이중 가닥 DNA와 DNase I 소화에 내성을 보이는 RNA-DNA 혼합체가 모두 포함되었습니다.
일부 샘플에서는 스파이크 단백질을 코딩하는 DNA가 다른 플라스미드 서열보다 100배 이상 높은 수준으로 존재했습니다.5이는 불균일하거나 불완전한 소화를 시사합니다. 시퀀싱 및 정량적 PCR 분석 결과, 평균 길이가 약 200 염기쌍인 DNA 단편들이 추가로 검출되었으며, 일부는 4킬로베이스를 초과했습니다. 몇몇 경우에는 플라스미드 전체에 걸쳐 있는 서열이 관찰되었습니다.
이러한 연구 결과들을 종합해 보면, 대규모 제조 과정에서의 정제 과정의 일관성과 완전성, 그리고 인체에 잔류하는 핵산이 미칠 수 있는 잠재적인 생물학적 영향에 대해 심각한 의문이 제기됩니다.
핵산 오염물질이 생물학적으로 중요한 이유는 무엇일까요?
RNA와 DNA는 선천성 면역 경로를 강력하게 활성화시키는 물질입니다. 이는 추측이 아닙니다. 패턴 인식 수용체와 cGAS-STING 경로는 외부 핵산에 강력하게 반응하여 염증, 성장 억제, 심지어 세포 사멸까지 유발합니다.
이러한 메커니즘 때문에 유전자 치료 제품은 엄격한 안전성 감독을 받아야 합니다.
아이러니하게도, 코로나19 mRNA 백신은 강력한 선천성 면역 활성화를 줄이기 위해 특별히 변형되어 설계되었습니다. 하지만 RNA-DNA 혼합물과 DNA 조각은 이러한 변형에도 불구하고 여전히 강력한 면역 반응을 유발합니다.
끈기는 새로운 질문들을 제기한다
현재 스파이크 mRNA와 단백질이 백신 접종 후 수주, 수개월, 심지어 수년 동안 인체 조직에 남아 있다는 상당한 증거가 있습니다(표 1).
이러한 지속성이 mRNA의 안정성 연장, 번역 지속 또는 DNA 기반 메커니즘을 반영하는 것인지는 아직 알 수 없습니다. 그러나 DNA 통합의 가능성과 근육 세포 내에 오랫동안 존재하는 비통합 플라스미드 DNA를 고려할 때,6 백신 접종 후 수년이 지나도 스파이크 mRNA, 단백질 및 스파이크에 대한 항체가 지속적으로 존재하는 것은 IVT 이후 생성되는 DNA 불순물 및 부산물과 무관하지 않다고 추정하는 것은 불합리하지 않습니다.
표 1. 백신 접종 후 인체 내 스파이크 mRNA 및 단백질 지속성
단기 및 장기 안전성 영향
이러한 데이터들을 종합해 보면 몇 가지 중요한 안전 고려 사항이 제기됩니다.
첫째, 백신 접종 직후 사이토카인 폭풍 및 아나필락시스를 포함한 급성 면역 반응이 보고되었습니다. 이러한 강력한 염증 반응은 불순물과 무관하다고 단정해서는 안 되며, 특히 핵산에 의한 면역 활성화에 대해 알려진 바를 고려할 때 더욱 그러합니다.
둘째, 그리고 더욱 중요한 것은 장기적인 위험입니다. 지속적인 스파이크 단백질 발현은 만성 면역 증후군을 유발할 가능성이 있습니다. 더욱 우려스러운 것은 DNA 삽입 가능성인데, 이는 삽입 돌연변이 또는 유전자 파괴의 위험을 수반합니다. 즉, DNA가 삽입된 위치와 시기에 따라 암이나 발달 장애를 유발할 위험이 있습니다.
특히, FDA는 자체 정보 자료에서 이러한 백신들이 효과가 없다고 명시하고 있습니다. 발암성(암 형성) 또는 유전독성(DNA 손상)에 대한 평가가 이루어졌는데, 이는 장기 모니터링이 표준인 유전자 치료 감독에서 일상적이고 예상되는 사항입니다.
mRNA 백신에서 DNA를 둘러싼 규제 공백
mRNA 백신에 잔류 DNA가 존재한다는 사실에 대해서는 더 이상 논쟁의 여지가 없으므로, 문제는 현재의 지침과 안전 기준이 mRNA 백신에 적합한지 여부입니다. DNA 부산물이 규제 지침에 명시된 기준치 내에 있다는 확답을 받았습니다. 그렇다면 DNA 부산물 및 오염물질에 대한 FDA의 지침은 무엇일까요?
가장 흔히 인용되는 FDA의 잔류 DNA 기준치(1회 투여량당 ≤10ng)는 살아있는 세포에서 생산되어 파편화되고 "노출된" 상태이며 인체 세포 침투 능력이 제한적인 바이러스 백신을 대상으로 개발되었습니다. 그러나 mRNA 백신은 세포에서 생산되지 않으며, 잔류 DNA는 숙주 세포 유래가 아니고, 무엇보다 mRNA 백신의 DNA는 노출된 상태가 아닙니다. mRNA 백신의 DNA는 LNP 전달 시스템과 관련되어 있으며, 이 시스템은 DNA가 세포 내부로 쉽게 침투할 수 있도록 합니다. FDA의 2010년 지침은 LNP 기반 제품과 관련된 DNA에 대한 적절한 안전 기준치를 설정하지 않는다는 점을 명확히 하고 있습니다.
흔히 인용되는 또 다른 지침은 유전자 조작 세포에서 생산된 단일클론 항체나 호르몬과 같은 재조합 단백질 치료제에 잔류하는 DNA 문제를 다루는 WHO의 지침입니다. 이 경우에도 잔류 DNA는 숙주 세포 또는 발현 플라스미드에서 유래하며, 미량의 비캡슐화 DNA(나체 DNA) 형태로 존재하고, 최종 제품은 정제된 단백질이지 핵산 기반 치료제(mRNA 백신)가 아닙니다. 따라서 이 지침은 mRNA 백신에는 적용되지 않습니다.
잔류 DNA에 대해 가장 자주 인용되는 FDA 및 WHO 규제 기준은 모두 해당되지 않았습니다. mRNA 백신을 위해 개발된 것이며, 이러한 안전성 문제를 직접적으로 다루지는 않습니다.
WHO는 mRNA 백신 배포 후 이에 대해 어떤 입장을 밝혔을까?
2022년 세계보건기구는 mRNA 백신에 관한 구체적인 지침을 발표했습니다.7특히 이 문서는 공개되었습니다. 시간 내에 이 지침은 해당 제품의 전 세계적 출시와 관련하여, 특히 다음과 같은 사항에 대한 대응으로 작성되었다고 명시하고 있습니다.이 신기술과 관련된 안전, 생산 및 규제 문제.이 문서에는 다음과 같은 몇 가지 중요한 내용도 포함되어 있습니다.
"mRNA 백신의 생산 방법에 대한 상세 정보가 아직 확보되지 않았고, 안전하고 효과적인 mRNA 백신에 대한 표준화된 관리 기준이 마련되지 않았으며, 일부 세부 사항은 기밀로 유지되어 공개되지 않기 때문에 현재로서는 구체적인 국제 지침이나 권고안을 개발하는 것이 불가능합니다."
또한 다음과 같이 명시되어 있습니다.상세한 생산 및 관리 절차는 국가규제기관(NRA)과 협의하여 승인을 받아야 합니다.] 개별 사례별로 검토합니다."
WHO는 mRNA 백신에 대한 관리 기준이 아직 표준화되지 않았으며, 구체적인 국제 지침이나 권고안을 수립하는 것이 현실적으로 불가능하다는 점을 인정합니다. 또한, 각국 당국이 개별 사례에 대해 평가할 수 있도록 규제 감독이 필요합니다.
이는 mRNA 백신이 보급된 후에 발표된 내용입니다..
이 글을 쓰는 시점까지도 FDA는 mRNA 백신에 대한 표준화된 지침을 마련하지 않았으며, mRNA 백신에 포함된 DNA의 양을 제한할 만한 근거 자료나 안전성 데이터를 제시하지 않았습니다.
마지막으로 다시 한번 강조하지만, mRNA 기술 자체는 새로운 것이 아니지만, 코로나19 이전에는 전통적인 백신이 아닌 유전자 치료제로 규제되었습니다. 코로나19 백신에 포함된 DNA 부산물과 관련된 안전성 문제는 독감, RSV, 심지어 암 치료를 위한 mRNA 백신을 포함한 모든 mRNA 백신에 동일하게 적용될 것입니다.
이는 mRNA 산물이 근본적으로 다르기 때문입니다. mRNA 산물은 세포에 들어가 외부 단백질을 생성하도록 지시해야 합니다. 이는 단백질을 직접 전달하는 기존의 백신과는 전혀 다릅니다. 이러한 플랫폼에 대한 임상적 선례가 없으며, 반복 투여에 대한 임상적 선례도 없습니다. 더욱이 인구 규모에 대한 선례는 전무합니다.
현재 팬데믹이 없는 상황에서, 축적된 기전 데이터와 임상 관찰 결과, 그리고 시장에 쏟아져 나오는 mRNA 백신 제품들을 고려할 때, 규제 기관, 특히 FDA가 이러한 제품 제조에 대한 중요한 지침을 마련하고, 특히 DNA 부산물과 관련된 사항에 대해 투명하고 직접적인 방식으로 심각한 안전성 연구에 참여해야 합니다.
새로운 기술에는 침묵, 가스라이팅, 검열이 아닌 새로운 차원의 검토가 필요합니다.
참고자료
1 https://www.frontiersin.org/journals/molecular-biosciences/articles/10.3389/fmolb.2024.1426129/full
2 Webb C, Ip S, et al. Mol Pharm. 2022년 4월 4일;19(4):1047-1058. doi: 10.1021/
3 https://www.tandfonline.com/doi/10.1080/08916934.2025.2551517?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed
4 https://www.tga.gov.au/resources/publication/tga-laboratory-testing-reports/summary-report-residual-dna-and-endotoxin-covid-19-mrna-vaccines-conducted-tga-laboratories.
5 https://zenodo.org/records/17832183; https://www.scstatehouse.gov/CommitteeInfo/SenateMedicalAffairsCommittee/PandemicPreparedness/Phillip-Buckhaults-SC-Senate-09122023-final.pdf
6 Wang et al. (2004) – “근육 주사 및 전기천공법을 통한 플라스미드 DNA의 숙주 게놈 DNA 통합 검출” (Gene Therapy, 2004). 생쥐에 플라스미드 DNA를 근육 주사한 후, 흡수율을 높이기 위해 전기천공법을 시행했습니다. 정제된 게놈 DNA(겔 분리를 통해 염색체 외 형태 제거)에 대한 고감도 PCR을 사용하여 주사 후 4주째에 4개의 독립적인 통합 현상을 확인했습니다. 접합부 시퀀싱을 통해 통합 부위가 무작위적임을 확인했으며(특정 핫스팟 없음), 이는 비상동 말단 접합과 일치합니다. 통합 빈도는 낮았지만 측정 가능했습니다. 이는 근육에서 플라스미드 DNA의 자발적인 통합 현상을 생체 내에서 가장 명확하게 보여주는 사례 중 하나입니다. 주목할 점은 이 연구에서 전기천공법을 통한 DNA 전달 증진 방법을 사용했는데, 이는 LNP를 통한 전달 증진 방법과 비교할 수 있습니다.
Martin et al. (1999) – “플라스미드 DNA 말라리아 백신: 근육 주사 후 유전체 통합 가능성” (Human Gene Therapy). 이 초기 연구에서는 생쥐에 플라스미드 DNA를 근육 주사하고, Southern blot hybridization과 고분자량 유전체 DNA에 대한 PCR을 사용하여 통합 여부를 조사했습니다. 통합은 대부분 염색체 외부에 발생했지만, 일부 샘플에서 드물게 통합이 일어났음을 시사하는 증거를 보고했습니다(후속 연구만큼 명확하게 염기서열 분석되지는 않았지만). 이 연구는 낮은 위험도를 제시하면서도 매우 낮은 빈도로 통합이 발생할 가능성을 인정하여, 이후 FDA의 DNA 백신 관련 지침에 영향을 미쳤습니다.
Ledwith et al. (2000) – “플라스미드 DNA 백신: 마우스 근육 주사 후 숙주 세포 DNA로의 통합 조사” (Intervirology). 마우스에 근육 주사한 플라스미드 DNA는 통합이 관찰되지 않았지만, 26주까지 대퇴사두근에서 DNA가 검출되었다. 이 DNA는 염색체 외부에 존재했다.
7 WHO 생물학적 표준화 전문가 위원회 제74차 보고서 부록 3. 감염병 예방을 위한 메신저 RNA 백신의 품질, 안전성 및 효능 평가: 규제 고려 사항 https://cdn.who.int/media/docs/default-source/biologicals/vaccine-standardization/annex-3—mrna-vaccines_who_trs_1039_web-2.pdf
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샬럿 쿠퍼워서 박사는 터프츠 대학교 의과대학 발생·분자·화학생물학과의 저명한 교수이자 터프츠 융합 연구실 소장입니다. 쿠퍼워서 박사는 유선 생물학, 유방암 및 예방 분야의 전문 지식으로 국제적으로 인정받고 있습니다. 그녀는 예방접종 실무 자문 위원회 위원입니다.
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