▲ (좌) 카탈린 카리코 바이오엔테크(BioNTEC) 수석부사장, (우) 드류 와이즈먼 미국 펜실베니아대학교 의과대학 교수

스웨덴 카롤린스카 연구소의 노벨 총회는 현지시간으로 지난 2일 'COVID-19에 대한 효과적인 mRNA 백신 개발을 가능하게 한 뉴클레오시드 염기 변형에 관한 발견'의 공로로, 카탈린 카리코(Katalin Karikó) 박사와 드류 와이즈먼(Drew Weissman) 박사에게 공동으로 2023년 노벨 생리의학상을 수여하기로 결정했다고 밝혔다.

노벨 총회는 보도자료를 통해 "두 명의 노벨상 수상자들의 발견은 코로나19에 대한 효과적인 mRNA 백신을 개발하는데 매우 중요했다"라고 밝히며, "수상자들의 획기적인 발견을 통해 인류는 mRNA와 면역 체계의 상호 작용 방식을 이해함에 있어 근본적인 변화를 얻게 됐으며, 현대 인류 건강에 대한 가장 큰 위협인 2020년 초의 코로나 팬데믹 시기에 전례 없는 백신 개발에 성공하게 됐다"라고 전했다.

카리코와 와이즈먼 박사는 수지상 세포가 시험관 내에서 전사된 mRNA를 이물질로 인식해 활성화되고, 이에 따라 염증 신호 분자가 방출된다는 사실을 발견했는데, '시험관 내에서 전사된 mRNA는 이물질로 인식되지만 포유류 세포의 mRNA는 동일한 반응을 일으키지 않음'에 대한 의문을 토대로 연구를 진행하게 됐다.

두 박사는 포유류 세포의 RNA 염기는 화학적으로 변형되지만, 시험관 내 전사된 RNA 염기는 그렇지 않다는 사실을 기반으로 연구를 시작했으며, 각각 염기에 고유한 화학적 변화가 있는 다양한 변종의 mRNA를 생성, 수지상 세포에 전달하는 실험을 진행했고 그 결과 'mRNA에 염기 변형이 포함되면 염증 반응이 사라진다'는 결과를 획득, 2005년 발표했다.
    

▲ mRNA 백신접종 후 스파이크 생성 및 B 세포에 의한 스파이크 인식. 지질 나노입자에 의해 촉진되어 mRNA가 세포로 흡수된 후 mRNA는 스파이크 단백질 생산을 위한 주형 역할을 한다. 그런 다음 스파이크는 세포 표면에서 일시적으로 발현되며, 그곳에서 B 세포 수용체(BCR)를 통해 B 세포에 의해 인식돼 스파이크 특이적 항체의 분비를 자극한다.

두 박사는 2008년과 2010년 추가된 연구 결과를 발표했는데, '염기 변형을 통해 생성된 mRNA의 전달은 단백질 생산을 조절하는 효소의 활성화를 감소시켜 변형되지 않은 mRNA에 비해 단백질 생산을 현저히 증가시킨다'는 것이었으며, 이는 mRNA 백신의 개발에 있어 중요한 장애물을 제거하게 됐다. 

이들의 연구를 토대로 지카바이러스 및 메르스 바이러스에 대한 백신이 개발됐으며, 코로나19 대유행이 발생한 후 SARS-CoV-2 표면 단백질을 인코딩해 95%의 보호 효과를 보이는 두 가지 염기 변형 mRNA 백신이 기록적인 속도로 개발될 수 있었다.

노벨 총회 측은 "mRNA 백신을 개발할 수 있는 놀라운 유연성과 속도는 다른 감염병 질병에 대한 백신 개발에도 응용될 수 있다. 뿐만 아니라 미래에는 이 기술을 사용해 치료용 단백질을 전달하고, 일부 암의 경우 치료할 수 있을 것으로 예측된다"라며, "mRNA 백신을 개발함에 있어 중추적 역할을 한 두 박사의 연구는 전 세계에 제공된 130억 도즈 이상의 COVID-19 백신이라는 성과를 거뒀다. 백신은 수백만 명의 생명을 구했으며, 더 많은 사람들의 심각한 질병을 예방하는데 성공함으로써 전 세계가 다시 개방되고, 정상적인 상태로 돌아갈 수 있도록 했다"라며, 두 박사에게 노벨생리의학상을 수여하게 된 이유를 밝혔다.