진원생명과학, DNA백신에 코로나 변이 잡을 'ORF3a'추가

Spike 항원 하나만 타깃하는 것과 달리 광범위한 면역으로 변이바이러스에 강점

진원생명과학의 확장성이 뛰어난 핵산기반 바이오의약품 플랫폼 기술이 점차 완성되는 모습을 보이고 있다. DNA 코로나19백신도 임상 2상 진행 중이며, 자회사 VGXI를 통해 대량생산도 준비하고 있어, 앞으로 큰 성장이 전망된다.

오송첨단의료산업진흥재단은 '포스트 코로나 어떻게 준비할 것인가?'에 관한 주제로 '2021 Osong BioExcellence & BioSymposium'을 지난 6일 개최했다.

진원생명과학 정문섭 소장은 'DNA 기반 백신의 기술소개 및 진원생명과학 개발현황'을 주제로 발표했다.

정문섭 소장은 진원생명과학의 핵산기반 바이오의약품 플랫폼을 활용해 다양한 신병종 타깃이 가능하다고 설명했다. “백신의 경우에는 바이러스 항원 서열을 합성해 Plasmid DNA에 삽입하거나 IVT Plasmid(In Vitro-Transcribed)를 사용해 mRNA를 만든다”며 “이는 DNA백신의 주성분 및 mRNA백신의 주성분이 되고, 이를 투여해 백신 면역반응을 발생시키는 플랫폼 기술이다. 또한 다른 바이러스에는 그에 맞는 항원에 대한 유전자를 합성해 삽입할 수 있으므로 확장성 면에서 매우 뛰어나다”고 덧붙였다.

또한 “유전자가 굳이 바이러스의 항원이 아닌, 항체의 Heavy chain(중사슬)과 Light chain(경사슬)이 될 수 있고, 치료 단백질의 유전자가 될 수 있으므로 해당 플랫폼을 사용하면 체내에서 항체나 치료단백질을 형성해 치료할 수 있다”며 "현재 이 플랫폼에 대해서 임상개발 및 전임상과 타당성 평가를 진행하고 있다"고 부연했다.

정문섭 소장에 따르면 진원생명과학은 Plasmid DNA와 mRNA 설계기반 기술을 확보했고, 이를 인체에 투입하는 DDS(Drug Delivery System) 기술도 확보했다. 또 메르스나 지카바이러스 백신 개발을 통해 다수의 신병종 감염병 백신 글로벌 임상 경험과 개발 조직을 보유하고 있다.

아울러 상업 생산이 가능한 cGMP 생산시설을 자회사인 VGXI를 통해 보유했다. 해당 제조소는 고순도, 고농도의 DNA와 mRNA 원액 생산이 가능한 생산시설과 공정기술을 보유했다.

이에 대한 생산기술 특허와 라이센스 인을 통해 권리를 확보함으로써 자사의 제품 개발뿐만 아니라 CMO 사업을 통해서 비즈니스 확대가 가능하다.

정문섭 소장은 일반적으로 백신 개발에 10~15년이 소요되지만, mRNA 백신과 바이러스벡터 백신이 개발되면서 개발기간이 대폭 단축됐다고 설명했다. 팬데믹을 겪으면서 2년 내에 제품이 공급될 수 있는 신속 개발이 화두로 떠올랐으며, 이에 대해 적절한 항원의 구조 및 항원을 타깃할 수 있는 `Precision`과 신속한 후보물질 개발, 생산, 임상이 가능한`Speed`가 중요하다고 강조했다.

이어 정 소장은 "해당 요소를 충족시키는 플랫폼은 유전자 전달 백신이라고 생각한다"며 “DNA백신은 mRNA백신과 후보물질 제작 및 소요 기간, 생산공정 및 대량생산 가능성 등에서 비슷한 양상을 보이나, 항원 발현에서 차이점이 나타난다”고 말했다.

그는 “DNA백신의 경우 접종 후 3~5일에서 최대 30일까지 항원을 만들지만, mRNA백신은 수일 내에 항원을 발현하고 소실된다”고 설명했다.

이에 따라 DNA백신과 mRNA백신의 면역반응 차이가 발생하고, DNA백신이 T세포면역반응과 면역기억에 더 유리한 면이 있다고 덧붙였다. 

이어 “DNA백신은 투여 후 핵으로 DNA가 들어간 뒤 mRNA가 만들어져 세포질로 나가는 과정을 거치기 때문에 한꺼번에 대량의 항원이 만들어지는 데는 한계가 있지만, 부작용 수준이 상대적으로 낮은 Grade1~2의 경미한 수준밖에 나타나지 않는다”며 “또한 가격 면에서도 타 백신 대비 저렴하며, 보관 및 저장에서도 상온 및 냉장 보관이 가능할 정도로 안정성이 보장된다”고 강조했다.

주목할만한 점으로 진원생명과학의 코로나19 DNA백신(GLS-5310)은 기존 코로나19 백신들이 Spike 항원 하나만 타깃하는 것과 달리 1종 항원(ORF3a)을 추가했다. 이를 통해 Broad Immunity(광범위한 면역)와 Sterilizing Immunity(살균 면역)가 가능하고, 변이바이러스 대비에 대한 강점이 있다.

ORF3a 항원을 선정한 이유에 대해서 정 소장은 “이전 사스코로나바이러스백신을 개발할 때 완치자들의 면역반응 분석 결과, Spike 항원 면역반응뿐만 아니라 Nucleocapsid와 ORF3a에 대한 면역반응이 활발히 유도되는 것이 확인됐다”며 “최근 코로나19 완치자들의 면역반응 분석 결과에서도 동일한 결과가 나왔고, 특히 ORF3a의 경우 T세포면역이 잘 유도되고 있는 것이 확인됐다”고 선정 이유를 밝혔다.

아울러 진원생명과학의 코로나19 DNA백신(GLS-5310)은 피내투여제로 개발됐는데, 이는 용량 절감 효과, 근육통 감소 및 근육 내 DNA백신 접종 시 상대적으로 약한 항체면역반응을 개선해, 항체면역반응과 T세포면역반응을 동시에 증진하기 위한 목적이라고 덧붙였다.

한편 DNA백신은 접종 후 물리적 자극이 필요한데, 보통 전기천공자극을 사용해 면역반응 증진을 일으킨다. 진원생명과학은 팬데믹 상황에서는 대규모 접종 용이, 저가 투여, 편이성 우수를 목적으로 단순 흡입압력기기를 개발했고, 전기천공자극 대비 투여 부위 세포 손상을 최소화, 무통증, 접종자의 거부감을 줄였다고 설명했다.

실제 레트 실험에서 일반투여와 투여 후 흡입압력기기 사용 비교 결과, 흡입압력기기를 사용한 실험군에서 더욱 많은 양의 단백질이 발현되는 차이가 확인됐다. 특히 흡입압력이므로 전기천공자극 대비 데미지가 없는 것으로 나타났다. 이 진원생명과학은 해당 피내접종기에 대한 개량 특허를 출원한 것으로 알려져 있다.

정문섭 소장에 따르면 DNA백신(GLS-5310)은 8주간 2회 접종으로 개발됐다. 이는 메르스 DNA백신 국내 임상 1/2a상 연구결과에서 8주 간격일 때 항체와 T세포면역반응이 활발히 유도되고 있다는 임상결과를 바탕으로 적용했다. 

또한 백신 성분은 고농도 이중가닥 초나선 구조로 진원생명과학의 자체 기술력으로 생산할 시 6mg/mL, 98% Supercoil 형태로 생산할 수 있다.

특히 안정성이 우수해 냉장 보관으로 5년 이상 보존이 가능하고, 실온에서 1개월 이상 안정성을 확인했다. 이에 따라 장기 보관 및 배송이 용이하고, 월간 500만~1000만 도즈 이상의 신속한 백신 생산이 가능하다.

정 소장은 “이전에 진행된 DNA백신(GLS-5310)의 임상 1상에서 아스트라제네카의 코로나19백신과 결합항체 비교 분석 시, Spike 항원에 대한 Specific igG(특이 면역글로불린)이 유사하거나 약간 높은 결과가 나타났다”고 밝혔다.

이어 “인도에서 승인된 ZycoV-D와 중화항체반응을 비교했을 때는 PRNT(플라크억제시험법) 수치가 유사하게 나타났고, 아스트라제네카 백신과 T세포면역 분석 결과에서는 PBMC(말초혈액단핵세포)의 IFN-γ(인터페론 감마) Elispot 분석결과가 유사하게 나타났다. 또한 ZycoV-D 보다는 더 높은 T세포면역반응이 확인됐다”고 설명했다.