코로나19 백신의 다회 접종으로 오미크론 변종에 대한 면역반응이 발달하는 원리를 국내 연구진이 규명했다.  백신 3차 접종이 항체에서의 체세포 과돌연변이 증가를 유도해 코로나19 항체의 특이성(항원과의 결합성)이 확대되고, 이로써 야생형 바이러스(우한코로나바이러스)뿐만 아니라 다양한 변종에도 대응할 수 있다는 연구 결과가 국제학술지 Nature 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications, IF; 16.6)에 게재됐다.

박완범 서울대병원 감염내과 교수, 오명돈 서울대 내과학교실 명예교수, 정준호 생화학교실 교수(박서령 연구원), 권성훈 서울대 전기정보공학부 교수(최재원 연구원), 김승택 한국파스퇴르연구소 박사 공동연구팀은 코로나19 mRNA 백신 3차 접종자의 혈액 분석을 통해 이 같은 결과를 확인했다고 27일 발표했다.

mRNA 백신 접종은 코로나19 바이러스 표면에 있는 것과 동일한 스파이크 단백질의 유전정보를 체내로 전달한다. 이후 체내 면역세포가 스파이크 단백질에 노출되면 항원(바이러스)과 결합해 감염을 중화(무력화)시키는 항체를 만든다. 

최근 연구에 따르면 코로나19 원형(우한코로나바이러스) mRNA 백신 3차 접종이 오미크론 변종 감염 예방에도 효과적이라고 알려졌지만, 오미크론 변종에 노출된 적 없는 면역세포에서 다회 접종 후 항체가 만들어지는 원리는 불분명했다.

연구팀은 화이자 mRNA 백신 3차 접종자 41명의 혈액을 총 6회(1차 접종 전 1회, 2차 접종 전 1회, 3차 접종 전 3회, 3차 접종 후 1회) 채취한 후, 차세대 염기서열 분석(NGS) 방법으로 백신 접종에 따른 코로나 항체의 변화를 추적했다.

그 결과, 코로나19 백신 반복 접종 후 형성된 항체에서는 항원과 결합하는 부위의 유전자 구조에 발생하는 돌연변이인 ‘체세포 과돌연변이’가 유의미하게 증가하는 것으로 나타났다. 항체는 특정 항원에만 결합하는 특이성이 있는데, 체세포 과돌연변이가 발생한 항체는 여러 항원에 결합할 수 있어서 다양한 변종에 대응이 가능하다. 

실제로 백신 접종 횟수가 증가할수록 코로나19 항체가 대응할 수 있는 바이러스 종류도 다양해졌다. 2차 접종 후 이들의 항체는 야생형 바이러스 및 주요변이(알파·베타·감마 등)에 대항할 수 있었는데, 3차 접종 후에는 오미크론 하위 변종들에도 대항하는 것으로 나타났다.

박서령 서울대 의대 연구원(왼쪽부터), 최재원 서울대 공대 연구원, 김승택 한국파스퇴르연구소 박사, 박완범 서울대병원 감염내과 교수, 오명돈 전 서울대병원 감염내과 교수, 권성훈 서울대 공대 교수, 정준호 서울대 의대 생화학교실 교수

공동연구팀은 “백신 다회 접종으로 유발된 체세포 과돌연변이가 바이러스 항원에 대한 항체의 특이성을 확대시키며, 이런 변화가 오미크론 변종 감염에 대응하는 메커니즘의 핵심”이라며 “향후 팬데믹 발생 시 감염을 예방하는 백신 접종 전략을 마련하는 데 이번 결과가 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국치매연구센터, 한국보건산업진흥원, 4단계 BK21 사업, 한국연구재단, 서울대병원의 지원을 받아 수행됐다.