mRNA 백신을 맞으면 엉뚱한 단백질이 생긴다? Nature mRNA 백신 위험성 논문 분석

mRNA 백신을 맞으면 엉뚱한 단백질이 생긴다? 
- Nature mRNA 백신 위험성 논문 분석
 
 

얼마 전, mRNA 백신을 맞으면 우리가 원하는 코로나 항원이 아니라 원치 않는 단백질이 생길 수 있다는 논문이 나왔습니다. 
일반적인 저널도 아니고, 과학계에서 명성이 가장 뛰어난 Nature 지에요.
 
이 논문을 읽고 우리나라의 많은 신문사들은 mRNA 백신이 위험하다면서 온갖 기사를 써냈습니다. 

 이 기사들은 그냥 사실 나열정도이고요.

 
특히 제가 캡처하지 않은 모 신문사의 경우 당장 엄청 위험한 것처럼 기사를 써놓았더라고요..
 논문을 끝까지 읽지도 못하고, 해석도 못하면서 대충 abstract 랑 외신기사만 읽고 대충 번역한 것도 기사라고...

이런 단편적 지식을 가지고 공포감을 조성하는 것이 좋아 보이지는 않습니다.
 
 
그래서 제가 논문을 읽고 과학적인 분석을 하려고 합니다. 
 

 바로 이 논문입니다.
 
2023년 12월에 발표된 따끈따끈한 논문입니다.
논문을 발표한 곳은 케임브리지 대학이며, Thaventhiran 교수 연구팀과 Willis 교수 연구팀의 합작 논문입니다.
 
 
 
 

논문의 결론

먼저 이 논문의 결론부터 말씀드리겠습니다.

원하는 단백질(covid19 spike단백질)이 아닌 다른 단백질이 생성되는 것을 확인했으나, 만들어진 다른 단백질이 위험한 단백질이 아님을 확인했다.
또한 다른 mRNA 백신을 제작할 때는 이 사실을 참고해서 이러한 원하지 않은 생성물이 생기는 것을 방지할 수 있다.
 
이 논문은 mRNA 백신의 위험성을 경고하기보다는 mRNA 백신의 효율성을 높이는 방법에 대한 공학적 시각을 제공하고 동시에 과학적으로 단백질 합성 공장인 리보솜의 작용원리에 대해 시각을 제시하는 논문에 가깝습니다.
 
 
 

mRNA 백신의 원리

 
먼저 mRNA 백신이 무엇인지 알아보겠습니다.
 
모든 세포는 유전체를 가지고 있습니다. 
이 유전체에 들어있는 정보는 우리가 무슨 단백질을 만들 수 있는가 에 대한 정보입니다.
 
우리는 이 유전체의 정보를 DNA 에 저장해 놓습니다.
이 DNA 는 절대 변하면 안됩니다.
변하면 암이 되거나 큰 문제가 생기거든요.
 
 
그래서 DNA 의 정보를 이용은 하되, 계속 안전하게 유지해놓기 위해서 우리는 DNA 의 정보를  mRNA 의 형태로 복사합니다.
이후 단백질을 만드는 세포소기관인 리보솜이 이 mRNA 의 정보를 읽고 이 대로 단백질을 만듭니다.
 

 
이런식으로 DNA 의 정보가 단백질의 서열 형태로 전환이 되는 것입니다.
 
 
즉 mRNA 는 리보솜에게 어떤 단백질을 만들 지 직접적으로 알려주는 정보의 형태라고 생각하시면 됩니다.
 
그러므로 mRNA백신은 우리 몸에게 코로나의 스파이크 단백질이 어떻게 생겼는지 알려주고, 
우리 세포가 직접 코로나 단백질을 생산해서 면역계 학습에 사용할 수 있게 제공하는 역할을 합니다.
 
 

mRNA 변형체

그런데, 백신의 형태로 mRNA 를 넣어줄때는 인간이 스스로 만드는 mRNA를 넣어주면 효율이 매우 안 좋습니다.
면역원성이 생기기도 하고, 오랫동안 많은 단백질을 만들수도 없습니다.

그래서 우리는 mRNA 백신을 만들기 위해 사용하는 변형체를 사용합니다.
 
바로 N1-methylpseudouridine 이라고 부르는 변형체입니다.
 

 
mRNA 의 기본 구성단위 중 하나가 바로 Uridine(유리딘) 인데요, 
이 유리딘의 작용기를 좀 더 바꾸면 mRNA백신의 위험성을 줄이고, 효율을 높일 수 있습니다.
mRNA 백신에 사용하는 것은 위 그림에서 가장 오른쪽에 있는 화합물입니다.
 
첫번째 그림(원래 구성요소)에 비해 세 번째 그럼(변형체)가 크게 차이가 없는 것이 보이시죠?
단백질 합성 작용에 큰 방해를 주지 않으면서 부작용도 줄일 수 있습니다.
 
 
그래서 우리가 맞은 mRNA 백신들은 모두 이 변형체를 사용합니다.
 
 
그런데, 이 변형체가 리보솜의 정상적인 활동을 조금 방해할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.
바로 리보솜을 미끄러지게, 또는 멈추게 만들어서 frameshithing 을 유발할 수 있다고 합니다.
 
 
 

Frameshifting

frameshifting 이 무엇일까요?
 
한마디로말하면 띄어쓰기를 잘못하게 된 상황이라고 생각하시면 됩니다.
 
요즘 유행하는 띄어쓰기의 중요성 아시죠?
그것과 유사합니다.
 
 

안동시 체육회
안동 시체 육회
 
아 기다리고 기다리던 데이트
아기다리 고기다리 던데이트
 

 
 
이렇게 띄어쓰기가 달라지면 의미가 완전히 달라지죠?
 
단백질도 비슷한 상황이 일어납니다.
 
예를 들어보겠습니다. 
mRNA 서열이 ATGGGCCTGGTAAGACG... 인 경우를 생각해 볼게요.
 
 
먼저 frameshfting 이 일어나지않으면
 
ATG/GGC/CTG/GTA/AGA/CG  
메싸이오닌-글라이신-류신-발린-아르지닌-.....
 
이렇게 쭉 이어지는 단백질 서열이 만들어집니다.
 
 
그런데 frameshifting 이 일어나게 되면
 
ATG/GGC/CTGG/TAA/GAC/G 
메싸이오닌-글라이신-아르지닌-종결
 
이렇게 갑자기 종결이 되어버리거나 완전히 다른 아미노산이 끼어들게 됩니다.
 
일반적으로 리보솜은 위와 같이 3개씩 읽어야 하는데,
갑자기 어떤 문제가 생겨서 하나를 건너뛰어버리거나 안읽고 넘어가거나 등이 발생하게 되면 frameshfting 이 일어나게 됩니다.

 
그런데, 이 변형체에 의해서 mRNA를 읽어서 단백질로 번역하는 기관인 리보솜이 미끄러지거나, 멈출 수 있습니다. 
그래서 우리가 만들어야 하는 단백질과 성질이 다른, 즉 길이가 더 길거나 짧은 변형체가 생성됩니다.

 논문데이터인데, m1psi (3번째 레인) 보시면 굵은 밴드 이외에 더 긴 밴드들이 생긴거 보이실 거에요.
이게 바로 우리가 원하지 않은 단백질이 생성되었다는 증거입니다.
 
특히 다른 변형체에서는 거의 나타나지 않는데, 3번째 레인만 이 현상이 있는 것으로 보아 우리가 mRNA 백신에 사용한 변형체가 이런 부산물을 만든다는 것이 입증됩니다.
(더 과학적인 근거가 논문에 많지만 적당히 생략합니다)
 
 
 

부산물의 위험성

 
그럼 mRNA 백신이 unwanted product 즉 원하지 않은 부산물을 만든다는 것을 확인했죠?
 
그럼 이 부산물이 위험한지 않은지 확인을 해아합니다.
 
그래서 이 팀은 이 부산물의 서열이 어떤지 분석을 했습니다. 
분석해서 부산물이 인간에게 자가면역질환을 유발하거나, 다른 면역원성을 갖게하지 않는지 다방면으로 평가했습니다.
 
결론은 ? 
문제 없다.
 

문제는 없으나, 이런 부산물이 생기는 것은 어찌되었든 좋지 않을 것이므로, 
다음번 mRNA 백신을 디자인할 때는 부산물이 생기지 않게 mRNA 를 디자인하자.

 
 
이것이 이 논문의 결론입니다.
 
 
 
 
굉장히 잘 쓰였고 재밌는 논문이었습니다.
생물학 또는 과학적 논리전개를 이해하실 수 있는 분이시라면 원문 한번 읽어보라고도 추천해드리고 싶습니다.
 
제가 정리한 mRNA modification 에 의한 frameshifting 을 평가하는 다양한 논리전개 방식도 재미있고, 
또 mRNA 백신과 AAV 백신, 즉 화이자-모더나 백신과 아스트라제네카 백신의 안정성도 이 관점에서 비교했거든요.
 
 
결론 : mRNA 백신을 통해 소량의 부산물이 생기는 것 확인
그러나 생성되는 부산물의 종류가 한정적이며 인간에게 위험하지 않는 것 확인
이를 기반으로 다음 mRNA 백신의 디자인에 사용할 수 있음
 
이상입니다.
 
아직도 mRNA 백신은 연구할 것이 많고 100% 아무일도 없다! 라고는 할 수 없지만, 
적어도 frameshifting 된 부산물에 의해 문제가 생기지는 않는다는 논문이었습니다.
 
아무쪼록 신기술에 대한 거부감과 공포심이 조금이라도 줄어들었으면 합니다.
 
 
오늘 논문을 읽고 mRNA 백신 기술에 관심이 생기셨다면,
화이자, 모더나 투자 알아보시는 건 어떠실까요?
 
화이자 분석
https://dueffect.tistory.com/70 

화이자 제약 포트폴리오 분석 - 나를 모르는 한국인은 없겠지?