인류를 위해 가장 공헌한 사람이 받는 노벨상

“매년 인류를 위해 가장 공헌한 사람에게 노벨상을 수여할 것”(알프레드 노벨)

인류공헌 노벨상 2023 생리의학상

 

 

*생리의학상

카탈린 카리코(독일 바이오엔테크 부사장), 드류 와이즈먼(미국 펜실베니아대 의대 교수)

<코로나19에 효과적인 mRNA 백신 개발을 가능케 한 뉴클레오사이드 염기 변형에 관한 발견>

*화학상

모운지 바웬디(미국 MIT 교수), 루이스 브루스(미국 컬럼비아대 명예교수), 알렉세이 에키모프(전 나노크리스틸테크롤로지 선임연구원)

<양자점의 발견과 합성에 대한 공로>

*물리학상

피에르 아고스티니(미국 오하이오주립대 교수), 페렌츠 크라우스(독인 뮌헨대 교수), 앤 뢸리에(스웨덴 쿤드대 교수)

<전자의 움직임 또는 에너시 변화를 찰나의 순간에 포착할 수 있는 아토초(100경분의 1초) 단위의 빛을 생성하고 측정하는 데 핵심적인 역할>

*문학상

존 포세(노르웨이 극작가)

<혁신적인 희곡과 산문을 통해 말할 수 없는 것들이 목소리를 낼 수 있도록 했다>

*평화상

나르게스 모하마디(이란 여성 인권운동가)

<이란의 여성 억압에 맞서 싸우고 모든 사람의 인권과 자유를 증진하기 위해 노력>

*경제학상

클로디이 골딘(미국 여성 노동경제학자)

<수세기 동안의 여성 소득과 노동시장 결과에 대해 처음으로 포괄적인 설명을 제공>

 

인류 공헌 노벨상 2023년 생리의학상

<코로나19에 효과적인 mRNA 백신 개발을 가능케 한 뉴클레오사이드 염기 변형에 관한 발견>

카탈린 카리코(Katalin Karikó)와 드류 와이즈먼(Drew Weissman)의 노벨상 수상자의 발견은 2020년 초에 시작된 대유행 기간 동안 코로나19에 대한 효과적인 mRNA 백신을 개발하는 데 필수적인 역할을 했습니다. 이를 통해 수상자들은 현대 인류 건강에 대한 가장 큰 위협 중 하나에 대한 전례 없는 백신 개발에 기여했습니다. 

 

대유행 이전의 백신

백신 접종은 특정 병원체에 대한 면역 반응 형성을 자극합니다. 이를 통해 나중에 감염되었을 때 질병과의 싸움에서 유리한 고지를 선점할 수 있습니다. 소아마비, 홍역, 황열병 백신으로 대표되는 사멸 또는 약독화 바이러스를 기반으로 한 백신은 오래전부터 사용되어 왔으며, 1951년 막스 자이러는 황열병 백신을 개발한 공로로 노벨 생리의학상을 수상했습니다.

 

최근 수십 년 동안 분자 생물학의 발전으로 전체 바이러스가 아닌 개별 바이러스 성분을 기반으로 한 백신이 개발되었습니다. 바이러스 유전자 코드의 일부(일반적으로 바이러스 표면에서 발견되는 단백질을 암호화하는)는 바이러스를 막는 항체 형성을 자극하는 단백질을 만드는 데 사용됩니다. 예를 들어, B형 간염 바이러스나 인유두종 바이러스에 대한 백신이 이에 해당합니다. 바이러스 유전자 코드의 일부를 '벡터'라고 하는 무해한 운반 바이러스로 옮기는 것도 가능합니다. 이 방법은 에볼라 바이러스 백신에 사용됩니다. 벡터 백신을 주입하면 선택된 바이러스 단백질이 우리 세포에서 생성되어 표적 바이러스에 대한 면역 반응을 자극합니다.

 

전체 바이러스, 단백질, 벡터 기반 백신을 생산하려면 대규모 세포 배양이 필요합니다. 이러한 자원 집약적인 공정은 감염병 발생이나 팬데믹에 대응하여 백신을 신속하게 생산할 수 있는 가능성을 제한합니다. 연구자들은 오랫동안 세포 배양에 의존하지 않는 백신 기술을 개발하기 위해 노력해 왔지만, 이는 어려운 것으로 입증되었습니다.

 

mRNA 백신: 유망한 아이디어

우리 세포 내에서 DNA에 포함된 유전 정보는 단백질 생산의 템플릿으로 사용되는 메신저 RNA(mRNA)로 전달됩니다. 1980년대에 세포 배양 없이 mRNA를 효율적으로 생산할 수 있는 방법이 소개되었습니다. 이 중요한 단계는 여러 분야에서 분자 생물학 응용 분야의 개발을 가속화했으며, 백신과 치료제에 mRNA 기술을 사용하려는 아이디어도 등장했지만 장애물이 있었습니다. 체외에서 전사된 mRNA는 불안정하고 전달이 어렵다고 여겨져 mRNA를 캡슐화할 수 있는 첨단 운반체 지질 시스템의 개발이 필요했습니다. 또한 체외에서 생산된 mRNA는 염증 반응을 유발했습니다. 이러한 이유로 처음에는 임상 목적의 mRNA 기술 개발에 대한 열의가 제한적이었습니다.

 

이러한 장애물에 굴하지 않고 헝가리의 생화학자 카탈린 칼리코는 mRNA를 치료 목적으로 사용할 수 있는 방법을 개발하기 위해 노력했습니다. 1990년대 초 펜실베이니아 대학교 조교수로 재직 중이던 칼리코는 연구비 지원자들을 설득하는 데 어려움을 겪었지만, mRNA를 현실로 만들겠다는 자신의 비전을 잃지 않았습니다. 캘리코의 새로운 동료는 면역 감시와 백신으로 유도된 면역 반응의 활성화에 중요한 역할을 하는 수지상 세포에 관심이 있던 면역학자 드류 와이즈먼이었습니다. 새로운 아이디어에 자극을 받은 두 사람은 서로 다른 유형의 RNA가 면역 체계와 상호 작용하는 방식에 초점을 맞춘 유익한 협업을 즉시 시작했습니다.

 

돌파구

캘리코와 와이즈먼은 수지상 세포가 체외에서 전사된 mRNA를 이물질로 인식하여 활성화하고 염증 신호 분자를 방출한다는 사실을 발견했습니다. 이들은 포유류 세포에서 전사된 mRNA가 시험관 내에서 전사된 mRNA와 동일한 반응을 일으키지 않는데 왜 포유류 세포의 mRNA가 이물질로 인식되는지 궁금해했습니다. 캘리코와 와이즈먼은 몇 가지 중요한 특성이 서로 다른 유형의 mRNA를 구별해야 한다는 것을 깨달았습니다.

 

RNA는 A, U, G, C로 약칭되는 4개의 염기를 가지고 있으며, 이는 DNA의 A, T, G, C에 해당합니다. 캘리코와 와이즈먼은 포유류 세포에서 RNA의 염기는 화학적으로 자주 변형되지만 시험관 내에서 전사되는 mRNA의 염기는 그렇지 않다는 것을 알고 있었습니다. 그들은 체외에서 전사되는 RNA의 염기가 변하지 않는 것이 바람직하지 않은 염증 반응을 설명할 수 있다고 생각했습니다. 이를 알아보기 위해 연구팀은 염기에 독특한 화학적 변형을 가한 다양한 돌연변이 mRNA를 만들어 수지상 세포에 투여했습니다. 결과는 놀라웠습니다. mRNA가 변형되었을 때 염증 반응이 거의 사라졌습니다. 이를 계기로 세포가 다양한 형태의 mRNA를 인식하고 이에 반응하는 방식에 대한 이해의 패러다임이 바뀌게 되었습니다. 캘리코와 와이즈먼은 자신들의 발견이 치료용으로 mRNA를 활용하는 데 중요한 영향을 미친다는 사실을 금방 깨달았습니다. 이 획기적인 발견은 코로나19 팬데믹이 발생하기 15년 전인 2005년에 발표되었습니다.

 

2008년과 2010년에 발표된 추가 연구에서 카리코와 와이즈먼은 염기 변형 mRNA를 세포에 전달하면 변형되지 않은 mRNA에 비해 단백질 생산이 크게 증가한다는 것을 보여주었습니다. 이러한 효과는 단백질 생산을 조절하는 효소의 활성화가 억제되었기 때문입니다. 염기 변형이 염증 반응을 억제하고 단백질 생산을 증가시킨다는 사실을 발견한 캘리코와 와이즈먼은 mRNA의 임상 적용을 위한 중요한 장애물을 제거했습니다.

 

 

mRNA 백신의 잠재력

mRNA 기술에 대한 관심이 높아지기 시작하면서 2010년부터 여러 회사가 개발에 착수했습니다. COVID-19 팬데믹 이후 지카 바이러스와 메르스 코로나바이러스에 대한 백신이 개발되었으며, 이 중 후자는 SARS-CoV-2와 밀접한 관련이 있으며, SARS-CoV-2의 표면 단백질을 코딩하는 두 가지 염기 변형 mRNA 백신이 기록적인 속도로 개발되고 있습니다. 약 95%의 예방 효과가 보고되었으며 두 백신 모두 2020년 12월에 승인되었습니다.

 

mRNA 백신의 놀라운 유연성과 개발 속도는 이 새로운 플랫폼이 다른 전염병 백신에 사용될 수 있는 길을 열어줄 것입니다. 향후 이 기술은 치료용 단백질 전달 및 일부 암 치료에도 사용될 수 있습니다.

 

다른 방법론에 기반한 다른 SARS-CoV-2 백신도 빠르게 도입되어 전 세계적으로 총 130억 도즈 이상의 코로나19 백신이 공급되었습니다. 이러한 백신은 수백만 명의 생명을 구하고 더 많은 사람들이 중증 질환에 걸리는 것을 예방했습니다. 올해 노벨상 수상자들은 mRNA의 염기 변형의 중요성에 대한 근본적인 발견을 통해 현대의 가장 큰 보건 위기 중 하나인 이 혁신적인 발전에 큰 기여를 했습니다.

 

 

카탈린 카리코(Katalin Karikó)

1955년 헝가리 솔녹에서 태어나 1982년 세게드 대학교에서 박사 학위를 받았으며, 1985년까지 세게드에 있는 헝가리 과학 아카데미에서 박사 후 연구원으로 근무했습니다. 그 후 필라델피아의 템플 대학교와 베데스다 보건과학 대학교에서 박사 후 연구원으로 근무한 후 1989년 펜실베이니아 대학교 조교수로 임용되어 2013년까지 재직했습니다. 그 후 바이오엔텍 RNA 파마슈티컬스의 부사장과 수석 부사장을 역임했으며, 2021년부터 세게드 대학교 교수와 펜실베이니아 대학교 페렐만 의과대학의 겸임교수로 재직하고 있습니다.

 

드류 와이즈먼(Drew Weissman)

1959년 미국 매사추세츠주 렉싱턴에서 태어났으며 1987년 보스턴 대학교에서 의학박사 학위를 받았습니다. 하버드 의과대학 베스 이스라엘 디코니스 메디컬 센터에서 임상 수련을 마치고 국립보건원 박사 후 연구원을 거쳐 1997년 펜실베이니아 대학교 페렐만 의과대학에 연구 그룹을 설립했습니다. 그는 백신 연구 분야의 로버츠 패밀리 교수이자 펜실베이니아 RNA 혁신 연구소의 이사입니다.