백신과 코로나 바이러스의 예기치 못한 싸움

건강 관점

2020년 1월에 시작된 유례없는 COVID-19 세계적 대유행 이후, 인간은 SARS-CoV-2 바이러스와 지속적인 싸움을 벌이고 있습니다.

2021년 1월 우한 오리지널 균주를 기반으로 한 mRNA 백신이 도입된 것을 시작으로 전 세계적으로 일련의 백신 버전이 개발 및 투여되고 있습니다. 이어 오미크론 자손을 기반으로 2가 mRNA 백신을 개발했습니다. 현재 가장 최신 버전은 XBB.1.5를 기반으로 하며 사람들의 품에 주입될 준비가 되어 있습니다.

2가 백신에는 두 가지 다른 성분이 포함되어 있습니다. 한 구성 요소는 원래 바이러스 균주로부터 우리를 보호하는 것이고 다른 구성 요소는 가장 최근의 변종을 대상으로 합니다.

백신은 알려진 바이러스의 유전자 코드를 기반으로 하지만, 백신 개발의 리드 타임은 보통 평균 10년이 걸립니다. 현재의 코로나19 백신 '그린 라이트' 정책으로도 1세대가 출시되기까지는 거의 1년, 2, 3세대는 몇 달이 걸립니다.

그러나 사스-CoV-2의 기본적인 생존 능력으로 인해 바이러스는 항상 백신에서 탈출하기 위해 변이를 일으키고 있습니다. 백신이 출시될 준비가 되기도 전에 이미 부진한 백신이 유도하는 항체에서 벗어날 방법을 찾은 돌연변이가 몇 개씩 생겨 다음 물결을 일으키고 있습니다.

 

그럼에도 불구하고, 전례 없는 백신 개발 속도는 바이러스가 항상 선두를 달리고 있고 백신보다 한 발 앞서게 될 것이기 때문에 바이러스 변이 속도와 경쟁할 수 없을 것입니다.

최고의 과학자들조차 바이러스가 어떻게 변형될지, 다음 파동이 언제 일어날지 예측할 수 없는 이유입니다.

SARS-CoV-2 변종

2020년부터 2021년 초까지 SARS-CoV-2의 주요 변이가 많이 나타났습니다. Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma(P.1), and Delta (B.1.617.2).

• BA.1 및 BA.2: 2022년 2월에 처음 발견되었습니다.
• BA.4 및 BA.5: 2022년 5월에 처음 발견되었습니다.
• XBB.1.5 (Kraken): 2022년 10월에 두 개의 BA.2 하위 계통의 자손이 처음 발견되었습니다.
• BA.2.86(Pirola): 2023년에 처음 발견되어 현재 모니터링 중입니다.
• EG.5(Eris): 2023년 2월에 처음 검출되고 10월에 정점을 찍은 후 현재 감소하고 있습니다.
• HV.1: 2023년 7월에 처음 감지되었으며, 2023년 10월 말에 미국에서 선두를 차지했습니다.

바이러스와 인간 기술의 치열한 싸움이 마라톤이 됐습니다. 각 세대의 백신 개발로 승자는 누구였습니까?

1세대 백신: 델타가 출현하여 전 세계적인 대혼란을 일으켰습니다.

2021년 1월 화이자와 모더나가 개발하고 옛 우한 균주를 기반으로 한 mRNA 1가 백신 오리지널을 로켓과 같은 속도로 출시했습니다.

2021년 6월, 미국 인구의 50% 이상이 이 백신을 2회 접종했을 때, 잘 알려진 알파 및 델타 변이체를 포함한 다양한 돌연변이체가 인수될 수 있는 발판이 마련되었습니다.

백신 보호에서 벗어날 수 있는 N501Y라는 스파이크 단백질의 핵심 돌연변이가 알파에서 발견됐습니다. 그 기간 동안 유행했던 다른 두 가지 주요 변이에서도 발견되었으며 확산 속도가 크게 증가했습니다.

그 직후 델타(B.1.617.2)가 등장하여 L452R과 E484Q의 흥미로운 스파이크 단백질 이중 돌연변이로 훨씬 더 향상된 전염성과 백신 탈출 능력을 제시하여 바이러스 확산 및 탈출 기록을 갱신했습니다. 2021년 5월 11일 세계보건기구(WHO)로부터 "관심 변이체"로 지정되었습니다.

스파이크 단백질의 이러한 이중 돌연변이는 백신 유도 항체가 델타에 결합하는 능력을 크게 상실하게 하여 면역학적 회피를 초래하고 전 세계적으로 큰 혼란을 야기합니다.

델타로 인해 증가된 결합 친화성은 인간 세포에서 훨씬 쉽게 복제할 수 있습니다. 델타에 감염된 환자는 원래 균주를 가진 환자보다 바이러스 부하가 1000배나 더 큰 것으로 보고되었습니다. 또한 원래 SARS-CoV-2 바이러스보다 2배 더 빠르게 전파할 수 있었습니다.

2021년 7월 이스라엘의 예비 데이터에 따르면 화이자의 백신 효능은 백신 접종 후 5개월과 6개월에 각각 44%와 16%로 크게 감소했습니다.

2021년 7월 매사추세츠 주에서 발생한 발병에서 74%의 돌파 감염이 완전 백신 접종자에서 발생했으며 그 중 90%에서 델타 변이가 검출되었습니다.

백신과 바이러스의 1차 대전은 코로나19 mRNA 백신 1세대가 예상치 못한 델타 변이를 만나면서 압도적인 백신 실패로 마무리됐습니다.

백신 대 바이러스: 첫 번째 배틀 라운드

결과: 백신이 실패했습니다.

시간 경과: 2021년 1월 첫 1가 백신이 출시된 이후 2021년 7월 미국에서 우세한 델타파까지 7개월.

2세대 백신: XBB.1.5원

사람들은 부스터가 널리 투여된 후에도 델타에 대한 원래 백신의 효과가 감소하는 것을 계속 목격했습니다. 정부는 오리지널 백신의 효능이 충분하다고 거듭 강조했습니다.

거의 모든 오미크론과 그 하위 변종들은 우리의 면역 반응을 피하면서 더 빨리 퍼지게 만든 특정 돌연변이를 개발했습니다. 이 네이처 리뷰에 따르면 면역 탈출 균주로 명확하게 정의되었습니다.

놀라운 바이러스인 오미크론(B.1.1.529)은 이전의 어떤 변종보다 더 빠르게 급증하여 2022년 4월까지 완전히 인수되었습니다. 이러한 과돌연변이, 점점 더 전염성이 증가하는 오미크론 변종의 출현은 백신 전략을 크게 위협했습니다.

스파이크(Q498R 및 N501Y 포함)에 다수의 아미노산 돌연변이를 보유하고 있어 ACE2 수용체에 대한 결합을 크게 향상시킵니다. 또한 세포 진입 경로를 변경하여 백신 보호에서 벗어날 수 있는 능력에 더욱 기여합니다.

2022년 중반, 오미크론의 BA.4 및 BA.5 계통은 미국에서 우세한 COVID-19 변이체였으며 2022년 하반기에 유통될 것으로 예측되었습니다.

이에 화이자와 모더나는 우한과 오미크론 BA.4, BA.5의 오리지널 균주를 기반으로 한 2가 부스터 개발을 빠르게 주도했습니다. 그들은 몇 달이라는 기적적으로 짧은 시간 안에 또 한 번 성공했습니다.

2022년 8월 31일, FDA는 오미크론 하위 변종 BA.4와 BA.5를 목표로 설계된 COVID-19 mRNA 백신의 2가 부스터 샷을 승인했으며 화이자는 8마리의 마우스에 대한 데이터만 제공했습니다.

그러나 오미크론은 계속 빠르게 변화하며 훨씬 더 다양한 하위 그룹으로 나뉩니다. 새로운 2가 백신이 배포된 직후, BA.4와 BA.5는 역사가 되었습니다.

새로운 변종 XBB.1.5는 2022년 10월에 등장하기 시작하여 2023년 4월에 절정에 달했습니다. 오미크론의 두 계통(BA.2.10.1 및 BA.2.75)을 결합합니다. 특징적인 새로운 스파이크 단백질 돌연변이(F486P)는 전염성을 높이고 백신으로부터 상당한 탈출을 유도합니다.

당연히, 2가 mRNA 부스팅 개체의 XBB.1.5에 대한 항체 수준은 단 3개월 후에 부스터 이전 수준으로 크게 감소했습니다. CDC가 2022년 9월부터 2023년 4월까지 수집한 자료에 따르면 코로나19 관련 입원에 대한 2가 부스터 백신 효과는 백신 접종 후 6개월 동안 24%로 낮아졌습니다.

2차는 2023년 4월부터 2세대 2가 mRNA 백신이 XBB.1.5를 접하면서 막을 내렸습니다.

백신 대 바이러스: 두 번째 배틀 라운드

결과: 백신이 실패했습니다.

시간 경과: 2022년 9월 2가 부스터 백신이 출시된 지 5개월 만에 2023년 1월 XBB.1.5라는 미국 우세 파동이 나타날 때까지 활용됐습니다.

SARS-CoV-2 변이체를 가진 백신 경주 (에포크 타임즈)

3세대 백신: 실패할 운명

백신 대 바이러스: 세 번째 배틀 라운드

Vaccine: XBB.1.5 mRNA.

결과: 백신은 실패할 운명입니다.

시간 경과: 2023년 10월 XBB.1.5 부스터 백신 출시에서 2023년 10월 EG.5 또는 다른 사촌 변종에 의한 백신 탈출이라는 미국의 지배적인 물결까지 한 달도 채 되지 않았습니다.

오미크론은 XBB에서 JN, HK.3, EG.5, HV.1로 계속 변화하고 있습니다. 모두 거대하고 다양한 오미크론 계열에 속합니다.

추가적인 F456L 돌연변이를 가지고 있는 EG.5는 백신을 접종한 사람들의 혈청에 의한 중화에 훨씬 더 저항력이 있습니다. 이는 XBB.1.5 기반의 가장 최근 버전의 COVID-19 백신조차도 EG.5에 대한 보호 기능을 상실할 것이라는 것을 의미합니다. 획기적인 감염 위험이 여전히 높기 때문에 WHO는 8월 초에 EG.5를 "관심 변수"로 지정했습니다.

HV.1은 EG.5가 운반하는 거의 모든 스파이크 돌연변이를 공유하지만, 2011년 원격 조상 델타 변이에서 놀라운 추가 돌연변이(L452R)를 가져왔는데, 이 돌연변이는 오미크론 변이에서 보통 사라졌습니다. HV.1은 XBB.1.5 기반 백신 유도 면역에서 더 벗어날 수 있으며 EG.5보다 훨씬 더 회피적입니다.

2023년 8월에 현장에 나온 JN.1에서도 HV.1의 동일한 우회 트릭이 사용됩니다. XBB 하위 계통에서 BA.2.86(Pirola)으로 전환하여 추가 L455S 돌연변이를 얻습니다.

HK.3 바이러스는 새로운 속임수를 썼습니다. 인접한 스파이크 455 및 456 위치(L455F 및 F456L)에 두 개의 돌연변이가 있으므로 "FLIP"라고 불립니다. 함께 이 바이러스는 ACE2에 더욱 단단히 결합하고 브라질과 스페인에서 서서히 퍼지고 있습니다.

HK.3(FLIP)과 JN.1(JN.1) 모두 결합 친화도가 훨씬 더 낮으며, 이는 백신이 현재 버전보다 훨씬 덜 효과적이라는 것을 의미하므로 백신 전략에 대한 우려가 더욱 커지고 있습니다.

이 모든 새로운 변종들은 소위 백신 탈출 바이러스 돌연변이의 직접적인 결과입니다.

코로나19에 대한 백신 개발의 놀라운 속도와 지속적인 대량 접종 프로그램에도 불구하고, 새로운 사스-CoV-2 변종의 출현은 백신의 의도된 효과를 크게 뒤집을 수 있습니다.

이것은 백신과 바이러스 사이의 피곤한 싸움입니다. 승자와 패자는 분명합니다. SARS-CoV-2 바이러스 변종이 사용하는 미세한 속임수는 백신의 입증되지 않은 기술보다 훨씬 뛰어납니다.

경고가 제기되었고 2023년까지 네이처 리뷰, eBio Medicine(랜싯 디스커버리 사이언스의 일부) 및 기타 출판물 외에도 랜싯 및 네이처를 포함한 상위 순위의 저널에서 2021년부터 과학자들에 의해 주요 우려 사항이 논의되었습니다.

공통된 견해는 반복적인 백신 접종 프로그램으로 바이러스에 가해지는 압력이 다양한 변종 SARS-CoV-2의 주요 동인으로 작용한다는 것입니다.

인간이 이런 새로운 변종을 바탕으로 백신을 계속 개발한다면 실패는 계속 반복될 것입니다. 이 모든 백신 노력이 물거품이 되었다는 사실을 깨닫기 위해서는 얼마나 더 많은 실패가 필요할까요?

바이러스 감염의 근본 원인을 찾는 성찰을 위한 합리적 숙고의 시간이 필요한 시점입니다.

우리는 이미 심각한 바이러스 공격에 대한 동적인 보호 장치인 자연 면역을 갖추고 있습니다. 바이러스는 우리 자신의 선천성 면역에 직면해야만 자신의 속임수가 쓸모가 없다는 것을 알게 될 것입니다.

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The Unexpected Battle Between Vaccines and the COVID Virus

Humans appear to be fighting a never-ending battle against COVID-19 using vaccines that have so far been ineffective against the constantly mutating variants.

Vaccine strategy targeting the SARS-CoV-2 virus is challenged in the COVID-19 battle. (Shutterstock/Lightspring)

By Yuhong Dong

11/6/2023

 

Health Viewpoints

Since the unprecedented COVID-19 global pandemic that started in January 2020, humans have been in a constant battle with the SARS-CoV-2 virus.

A series of vaccine versions have been developed and administered globally, beginning in January 2021 when an mRNA vaccine based on the original Wuhan strain was implemented. Subsequently, a bivalent mRNA vaccine was developed based on the Omicron offspring. Currently, the most updated version is based on XBB.1.5 and is ready to be injected into people's arms.

Bivalent vaccines contain two different components. One component is to protect us against the original viral strain, while the other targets the most recent variants.

The vaccine is based on the gene code of a known virus, whereas the lead time for vaccine development normally takes an average of 10 years. Even with the current "green-light" policies for COVID-19 vaccines, it takes almost one year for the first generation to launch and a couple of months for the second and third generations.

However, due to the basic survival skills of SARS-CoV-2, the virus is always mutating in order to escape from a vaccine. Even before a vaccine is ready to launch, there are always a few mutants that have already found a way to escape from the antibodies induced by the sluggish vaccine, creating the next wave.

Regardless, the unprecedented speed of vaccine development won't be able to compete with the speed of viral mutation, as the virus is always taking the lead and will be one step ahead of the vaccine.

This is why even the top scientists cannot predict how the virus will mutate and when the next wave will occur.

SARS-CoV-2 Variants

From 2020 to early 2021, a number of major SARS-CoV-2 variants have appeared: Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma(P.1), and Delta (B.1.617.2).

• BA.1 and BA.2: first detected in February 2022.
• BA.4 and BA.5: first detected in May 2022.
• XBB.1.5 (Kraken): an offspring of two BA.2 sublineages first detected in October 2022.
• BA.2.86 (Pirola): first detected in 2023 and is currently being monitored.
• EG.5 (Eris): first detected in Feb 2023, peaked in October, and is now declining.
• HV.1: first detected in July 2023, has taken the lead in the United States at the end of October 2023.

The fierce battle between the virus and human technology has become a marathon. With each generation of vaccine development, who were the winners?

First Generation Vaccine: Delta Emerged, Creating Global Havoc

In January 2021, the original mRNA monovalent vaccines developed by Pfizer and Moderna and based on the old Wuhan strain were launched at a rocket-like speed.

In June 2021, when more than 50 percent of the U.S. population had received two doses of these vaccines, the stage was set for various mutants to take over, including the well-known alpha and delta variants.

A key mutation in spike protein called N501Y, which can escape from vaccine protection, was discovered in alpha. It was also found in two other major variants prevalent during that time and significantly increased in the rate at which it spread.

Shortly thereafter, Delta (B.1.617.2) emerged and presented even more enhanced transmissibility and vaccine escape ability with its intriguing spike protein double mutations of L452R and E484Q, refreshing the viral spreading and escaping records. It was designated as a "variant of concern" by the World Health Organization (WHO) on May 11, 2021.

These double mutations in the spike protein cause the vaccine-induced antibodies to significantly lose their ability to bind to delta, resulting in immunological evasion and causing major global havoc.

The increased binding affinity caused by delta makes it much easier to replicate in human cells. It was reported that patients infected with delta had a viral load 1000 times greater than patients with the original strain. It's also been able to spread twice as fast as the original SARS-CoV-2 virus.

In July 2021, preliminary data from Israel showed that Pfizer's vaccine efficacy was significantly reduced at five and six months after vaccination to 44 percent and 16 percent, respectively.

In a July 2021 outbreak in Massachusetts, 74 percent of breakthrough infections occurred in fully vaccinated persons, and the delta variant was detected in 90 percent of them.

The first round of the battle between the vaccine and the virus concluded with an overwhelming vaccine failure when the first generation of the COVID-19 mRNA vaccine met the unexpected delta variant.

Vaccine Versus Virus: The First Battle Round

Result: The vaccine failed.

Time lapsed: Seven months from the first monovalent vaccine launched in January 2021 until the dominant delta wave in July 2021 in the United States.

Second Generation Vaccine: XBB.1.5 Won

People continued to witness the declining effects of the original vaccine against delta, even after boosters were widely administered. The government continually stressed that the original vaccines had sufficient efficacy, one time after another.

Almost all of Omicron and its subvariants have developed specific mutations that have made them spread more quickly while evading our immune response. It has been clearly defined as an immune escape strain according to this Nature review.

A surprising virus, Omicron (B.1.1.529) surged more quickly than any previous strain and completely took over by April 2022. This emergence of hypermutated, increasingly transmissible Omicron variant significantly threatened the vaccine strategy.

It harbors multiple amino acid mutations in the spike (including Q498R and N501Y), which significantly enhance binding to the ACE2 receptor. It has also altered the cell entry pathway which further contributes to its ability to escape from vaccine protection.

In mid-2022, BA.4 and BA.5 lineages of Omicron were the dominant COVID-19 variants in the United States and were predicted to circulate in the second half of 2022.

Thus, Pfizer and Moderna quickly took the initiative to develop bivalent boosters based on the original strain from Wuhan and Omicron BA.4 and BA.5. They made it within another miraculously short time frame of just a few months.

On August 31, 2022, the FDA approved the bivalent booster shots of COVID-19 mRNA vaccines designed to target the Omicron subvariants BA.4 and BA.5, with Pfizer only providing the data on eight mice.

However, Omicron keeps quickly changing, splitting into even more diversified subgroups. Soon after the new bivalent vaccine was distributed, BA.4 and BA.5 became history.

A new variant XBB.1.5 began appearing in October 2022 and reached its peak in April 2023. It combines two descendent lineages (BA.2.10.1 and BA.2.75) of Omicron. The featured new spike protein mutation (F486P) leads to increased transmissibility and significant escape from the vaccine.

Not surprisingly, the antibody levels to XBB.1.5 in bivalent mRNA-boosted individuals declined significantly to pre-booster levels after only three months. The bivalent booster vaccine effectiveness against COVID-19-associated hospitalization declined to as low as 24 percent at six months post-vaccination, according to CDC data collected from September 2022 to April 2023.

The second round ended when the second generation bivalent mRNA vaccine encountered the XBB.1.5 starting in April 2023.

Vaccine Versus Virus: The Second Battle Round

Result: The vaccine failed.

Time lapsed: Five months after the bivalent booster vaccine launched in September 2022 and was utilized until the U.S. dominant wave of XBB.1.5 in January 2023 emerged.

 

Vaccine Versus Virus: The Third Battle Round

Vaccine: XBB.1.5 mRNA.

Result: Vaccine doomed to fail.

Time lapsed: Less than one month from the XBB.1.5 booster vaccine launch in October 2023 to the U.S. dominant wave of vaccine escape by EG.5 or other cousin variants in October 2023.

Omicron continues to change from XBB to JN, HK.3, EG.5, and HV.1—all belonging to the huge and diversified Omicron family.

EG.5, carrying an additional F456L mutation, is significantly more resistant to neutralization by the sera from vaccinated people. That means even the most recent version of the COVID-19 vaccine based on XBB.1.5 is going to lose its protection with EG.5. Since the risk of breakthrough infection remains high, the WHO listed EG.5 as a "variant of concern" in early August.

While HV.1 shares almost all spike mutations that EG.5 carries, it took on a surprising additional mutation (L452R) from a remote ancestor delta variant in 2011, which had normally disappeared in the omicron variant. HV.1 can further escape the XBB.1.5-based vaccine-induced immunity and is even more evasive than EG.5.

The same detour trick of HV.1 is also used by JN.1 coming on the scene in August 2023. It gains an additional L455S mutation, switching from the XBB sublineage to BA.2.86 (Pirola).

The HK.3 virus has played a novel trick. It has two mutations in the adjacent spike 455 and 456 positions (L455F and F456L), thus called a "FLip." Together, this virus binds even more tightly to ACE2 and is taking off slowly in Brazil and Spain.

Both HK.3 (FLip) and JN.1 present even lower binding affinities, meaning the vaccine is even less effective than the current version, raising further concerns over vaccine strategy.

All these new variants are a direct result of the so-called vaccine-escaped viral mutations.

Despite the extraordinary speed of vaccine development against COVID-19 and the continued mass vaccination program, the never-ending emergence of new SARS-CoV-2 variants threatens to significantly overturn the vaccine's intended effects.

This is a tiring battle between vaccines and the virus. The winners and losers are clear. The microscopic tricks utilized by the SARS-CoV-2 virus variants are far superior to the vaccines' unproven technology.

Alerts have been raised and major concerns have been discussed by scientists as early as 2021 in top-ranked journals including The Lancet and Nature in addition to Nature Reviews, eBioMedicine (part of The Lancet Discovery Science), and other publications through 2023.

The common view is that the pressure exerted on viruses from repeated vaccination programs serves as a primary driver of the diversified variants of SARS-CoV-2.

If humans continue to develop vaccines based on these emerging new variants, there will continue to be repeated failures. How many more failures will it take to realize that all of these vaccine efforts have been in vain?

It is a time for rational deliberation to pause to reflect on finding the root cause of the viral infection.

We already have a dynamic shield of protection against serious viral attacks—our natural immunity. Only by facing our own innate immunity will the virus find its tricks useless.

 

출처 : 에포크 헬스