질병관리청, AI 활용 차세대 코로나19 백신 설계 전략 제시

질병관리청 국립보건연구원은 인공지능(AI)을 활용해 코로나19 바이러스 변이에 보다 폭넓게 대응할 수 있는 차세대 백신 설계 전략을 제시했다고 30일 밝혔다.

이번 연구는 특정 변이에 맞춰 백신을 반복적으로 재설계해야 했던 기존 코로나19 백신 개발 방식의 한계를 보완하는 데 초점을 맞췄다.

현재 사용 중인 코로나19 백신 항원인 스파이크 단백질은 구조 안정화를 위해 세포막 결합 부위에 두 개의 변이가 도입돼 있다. 이는 면역원성을 높이는 효과가 있지만, 중화항체의 주요 표적 부위가 계속 변이하면서 백신 효과가 감소할 수 있다는 문제가 제기돼 왔다.

이로 인해 새로운 변이가 유행할 때마다 백신 항원을 다시 설계해야 하는 구조적 한계가 존재했다.

연구진은 이를 해결하기 위해 고려대학교 백신혁신센터와 공동연구를 진행했다. 여러 변이에서 공통적으로 유지되는 유전자 서열을 분석하고, 항원 구조 자체를 보다 안정적으로 설계하는 전략을 적용했다.

이 방식으로 개발한 2가 mRNA 백신을 동물모델에 적용한 결과, 다양한 코로나19 변이에 대해 중화항체와 T세포 면역 반응이 모두 증가했다. 최근 유행한 변이에 대해서도 우수한 감염 억제 효과가 확인됐다.

이번 연구는 변이 발생 이후 대응하는 방식이 아니라, AI 기반 구조 설계를 통해 항원 효능을 사전에 높이고 향후 변이까지 대비할 수 있는 백신 개발 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다는 평가다.

김유진 국립보건연구원 감염병백신연구과장은 “구조 예측을 기반으로 항원을 안정화해 다양한 변이에 대응할 수 있는 설계 방향을 제시했다는 점에서 중요한 성과”라며 “향후 여러 감염병에 적용 가능한 mRNA 및 단백질 백신용 차세대 항원 설계 기술로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다.

남재환 국립보건연구원장은 “이번 연구는 국립보건연구원이 축적해 온 백신 연구 역량을 보여주는 사례”라며 “국가 차원의 감염병 대비 역량 강화에 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.