장기화되고 있는 코로나19 사태로 인해 일상생활의 어려움과 제약이 많아지고 있는 가운데 집단면역을 형성하고 일상생활로의 복귀를 위해 많은 전문가들은 ‘백신접종’을 이야기한다.

집단면역을 위해 최소 국민의 70% 이상이 2차 접종까지 완료해야 한다며 백신접종의 속도에 박차를 가하고 있는 요즘, 정작 백신을 맞아야 하는 국민들은 백신에 관해 얼마나 알고 있을까?

인류는 이번 코로나19 뿐 아니라 지난 20여 년간 발생한 에볼라, 신종플루, 사스, 메르스와 같은 바이러스의 위협을 받고 있다. 전문가들은 감염병 대응에 대한 패러다임 전환이 요구되는 시기라는 말까지 한다.

선진 주요국들은 세계보건기구(WHO)를 중심으로 단계적으로 감염병 예방 관련 지원 대상을 확대하고 감염병 대응 전담기관 등을 재편ㆍ설립하거나 중장기 정책 수립 및 투자를 확대하며 제도 개선도 추진하고 있는 상황이다.

일반적으로 백신은 의약시장에서 차지하는 비중은 2%에 불과하지만 임상시험에는 엄청난 비용이 소요되는 까닭에 진입장벽이 매우 높은 분야로 알려져 있다.

한국외국어대학교 생명공학과를 졸업하고 연세대학교 생명공학과 박사학위를 취득한 유지은 박사는 학위 과정 중 난발현 단백질 생산연구, 자가조립 및 나노파티클 유전자 재조합 백신 개발연구 등을 수행하였고 총 7편의 논문과 4편의 특허에 참여했다. 

현재 백신실용화기술개발사업단 연구평가관리팀장을 맡고 있는 유지은 박사를 통해 코로나19 백신뿐 아니라 백신에 관한 전반적인 이야기를 들어보았다.

Q. 백신실용화기술개발사업단에 대한 소개 부탁드립니다.


백신실용화기술개발사업단은 자급화 실현을 위한 국가정책 이행으로 보건복지부의 지원을 받아 백신 주권확보 및 글로벌 시장진출을 비전으로 백신 자급화, 신규 후보 발굴과 임상 진입 가속화를 위해 2020년 4월 출범했습니다. 

사업단은 2029년까지 필수예방접종 3종을 포함한 7종 후보물질의 임상 2상을 완료하는 것을 목표로 하며, 공공성과 경제성을 모두 고려한 백신 타겟을 발굴하고, 국가 접종이 필요한 백신의 자급화와 국내외 확산이 우려되는 감염성질환의 미래대응형 백신을 개발하고 있습니다.

▲ 백신실용화기술개발사업단 연구평가관리팀장 유지은 박사
Q. 백신이란 무엇이고 어떻게 작용하나요?

백신이란 병원체나 병원체의 일부를 함유하는 생물학적 제제로서, 우리 몸이 특정 병원체에 대한 방어를 할 수 있도록 유도하는 의약품입니다. 백신은 타겟으로 하는 병원체가 무엇인가에 따라 바이러스나 박테리아에 대응할 수 있습니다. 백신을 접종 받으면 해당 병원체에 대한 면역반응이 활성화되면서 우리 몸이 병원체의 정보를 기억하게 되고, 이후에 같은 병원체에 감염되었을 때 강력한 대응능력을 유도하여 방어할 수 있게 됩니다.

Q. 백신의 종류는 무엇이 있을까요?

백신 기술의 발전방향으로 살펴보면 ▲1세대 ▲2세대 ▲3세대로 나눌 수 있습니다. 

1세대에는 생백신과 사백신, 2세대에는 서브유닛 백신, 톡소이드 백신, 바이러스 유사입자 백신 그리고, 3세대에는 벡터형 또는 핵산형 백신을 들 수 있습니다.

◆1세대 백신

1세대 백신의 특징은 병원체를 직접 배양해 백신을 제조하는 것입니다. 사백신은 배양된 병원체를 포름알데하이드 등 화학적 처리를 통해 불활성화 시켜 주입하는 방식으로 ▲A형 간염 백신 ▲일본뇌염 백신(사백신) ▲폴리오 백신 ▲인플루엔자 백신 등이 있습니다.

생백신(약독화 백신)은 인체를 감염하여도 독성을 나타내지 않는 병원체를 사용하는 것입니다. 병원체를 유정란이나 동물세포 등에 장기간 계대 배양하여 독성을 제거(약독화)한 병원체를 인체에 주입하는 방식으로 ▲MMR(홍역, 볼거리, 풍진 혼합백신) ▲대상포진 백신 ▲일본뇌염 백신(생백신) ▲BCG(결핵) 백신 등이 해당됩니다. 

◆2세대 백신

병원체 전체를 사용하는 1세대 백신과 달리 2세대는 병원체 중 항원성이 높은 부분만을 이용하여 만드는 것입니다. 배양한 병원체에서 항원만을 정제하거나 또는 유전자 재조합 방식으로 항원을 생산, 정제하여 주입하는 방식입니다. 재조합 항원 단백질만으로는 면역반응이 낮을 수 있어 일반적으로는 면역증강제(알루미늄염 등)와 같이 사용됩니다. 

1세대 백신 대비 비교적 안전성이 높은 백신으로 알려져 있으며 서브유닛 백신으로는 ▲B형 간염 ▲무세포 백일해(acellular Pertussis, aP) ▲코로나19 백신에서는 노바백스가 해당됩니다. 

톡소이드 백신은 병원체가 생산한 독소를 포름알데하이드 등 화학적 처리를 거쳐 독성을 없앤 톡소이드(toxoid) 주입하는 방식이며, 현재 사용 중인 백신으로는 ▲디프테리아 ▲파상풍 등이 있습니다. 

바이러스 유사입자 백신(Virus-like particle, VLP)은 바이러스의 표면 항원 단백질을 바이러스와 유사한 입자 모양으로 자가조립하여 주입하는 방식입니다. 바이러스의 유전정보 없이 외부 단백질 껍데기로만 이루어져 있기 때문에 감염이나 증식을 일으키지 않으면서도 면역원성을 높게 유지하는 방법으로서 대표적인 백신으로는 ▲인유두종바이러스(HPV) 백신이 있습니다. 

◆3세대 백신

3세대 백신은 항원단백질 대신 이의 유전정보를 사용하는 것이 특징입니다. 항원의 유전정보를 다른 바이러스 유전자에 삽입하여 사용하는 벡터형 백신이 대표적 입니다. 최근 사용되고 있는 아스트라제네카와 얀센의 코로나19 백신에 이에 해당합니다. 

DNA 백신은 병원체의 항원 단백질을 발현하는 유전자(DNA)만을 생산, 정제하여 사용하는 방식입니다. 접종 시 전달 효율의 문제 및 세포핵까지 DNA가 전달되어야 하는 등 기술적인 어려움으로 인해 낮은 효능이 문제가 있었던 것이 사실입니다. 그러나 이러한 문제를 부분적으로 해결하여 최근 인도에서 코로나백신으로 사용승인을 받았습니다. 

이번 코로나19 상황에서 가장 주목을 받았던 mRNA 백신은 병원체의 항원 단백질을 발현하는 유전자를 mRNA형태로 주입하는 방식입니다. 세포핵까지 전달되어야 하는 DNA백신과는 달리 세포질에서 직접 항원이 생성되어 면역체계를 구축하기 때문에 매우 효능이 높은 것으로 평가되고 있습니다. 화이자와 모더나의 코로나19 백신이 이에 해당합니다.

Q. 차세대 백신이란 무엇을 의미하나요?

차세대 백신은 기존에 사용하는 백신을 더 최적화하고 개선한 것을 말합니다. 

예를 들어 결핵의 경우, 현재 사용중인 백신은 파스퇴르에서 처음 개발한 BCG 백신이 유일합니다. 하지만, 이 BCG 백신은 영유아에서만 제한적인 효능을 보이고 있으며 성인 폐결핵에는 예방효과가 악해 이를 대체하거나 보완할 수 있는 결핵예방백신의 개발이 필요합니다. 

또한, 전 세계인구의 1/4이 결핵균에 잠복 감염되어 있으며 이들은 면역기능이 약화되면 언제든 재활성화되어 활동성 결핵이 됩니다. 따라서, 지속적인 예방을 위하여 BCG를 대체하거나, 또는 BCG 접종 후, 청소년/성인 대상으로 추가접종으로 사용되는 부스터 백신이 필요합니다. 

아울러 잠복결핵균을 완전히 제거할 수 있는 치료용 백신도 차세대에 개발되어야 하는 백신으로 고려되고 있습니다. 코로나19의 경우에는 신속하게 생산이 가능하고, 보관이 용이하며, 새로운 변이주에 효율적으로 대응하거나 또는 메르스, 사스 등 다른 코로나바이러스에 대해서도 공통적으로 방어할 수 있는 범용백신 (universal vaccine)등이 차세대 백신으로 부상될 것 것입니다.

▲ 백신실용화기술개발사업단 연구평가관리팀장 유지은 박사
Q. 모든 백신은 100% 효과적일가요? 백신이 작용하지 않는 원인은 무엇일까요?

모든 백신이 100% 효과적이라고 말할 수는 없지만, 백신을 접종한 사람은 백신을 접종하지 않은 사람보다 감염에 대한 방어율이 훨씬 높은 것은 확실합니다. 

하지만, 이번 코로나19에서도 알 수 있듯이 백신을 맞았다고 해도 감염이 되는 경우(돌파감염)가 있는데 이는 개인에 따라 다양한 이유로 나타날 수 있습니다. 백신을 접종한 후 면역을 형성할 시간이 충분하지 않았을 경우, 백신의 부적절한 투여나 보관 혹은 바이러스의 변이로 인하여 방어효능이 떨어졌을 경우 등이 있습니다. 

하지만, 백신 접종을 받은 사람은 감염되더라도 증상이 경미하여 중증으로 이환되는 것을 방지할 수 있습니다.

Q. 백신으로 인해 질병을 얻을 수 있나요? 백신의 위험성은 어느 정도일까요?

백신은 다른 의약품과 달리 건강한 사람에게 접종하기 때문에 그만큼 부작용이 크게 부각되고 안전성에 대한 이슈가 항상 뒤 따르고 있습니다. 

백신을 접종하고 나서 발생하는 심각한 부작용 중 하나로 ▲항체의존감염증강(ADE, antibody-dependent enhancement)이 있는데 대표적인 예로 뎅기바이러스 백신을 들 수 있습니다. 

ADE는 이전에 자연감염 혹은 백신접종으로 한 혈청형 바이러스에 대하여 면역이 생겼던 사람이 후에 자연감염 혹은 백신접종으로 다른 혈청형 바이러스가 들어왔을 때 오히려 증상을 악화시키거나 사망까지 이르게 하는 현상입니다. 

아울러 2009년도 신종플루 사태 때 사용된 백신(Pandemrix)의 경우 기면증과 같은 부작용이 보고된 바 있습니다. 이렇듯 백신의 위험성이 아주 없는 것은 아니지만, 접종 시 위험보다는 이득이 훨씬 크기 때문에 접종을 권고하고 있습니다.

Q. 매년 새로운 독감 백신이 생기는 이유는 무엇인가요?

독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스는 유전자의 특성상 변이발생율이 매우 높습니다. 따라서 변이에 적합하고 특이적인 백신을 새로 제조하여 접종해야 합니다. 

세계보건기구(WHO)는 계절이 반대인 북반구와 남반구의 전년도 유행 추이를 종합해 다음 해에 유행할 바이러스를 예측하여 제공하고 이를 토대로 만들어진 독감 백신을 접종합니다.

Q. 현재 우리나라에서 개발중인 백신의 현황은 어떠한가요?

코로나19 팬데믹으로 인하여 우리나라뿐만 아니라 전 세계에서도 예방백신 연구개발의 상당부분이 코로나19로 집중되어 있습니다. 

현재 우리나라에서는 국내 기업 7개 사에서 10개 제품에 대하여 임상을 진행 중에 있습니다. 플랫폼이 다양하며 이에는 ▲유전자재조합 서브유닛 백신 ▲바이러스벡터 백신 ▲DNA 백신 ▲mRNA백신이 임상에 진입하였습니다. 

아직 우리나라에 mRNA 백신 기술기반이 잘 구축되어 있지 않지만 기업중심의 컨소시엄을 통해 mRNA 백신의 개발도 가시화 될 것으로 예측하고 있습니다. 

Q. 그 밖에 더 전하고 싶은 말씀이 있을까요?

이번 코로나19 팬데믹 사태에서도 알 수 있듯이 백신의 국산화는 백신 수급 안정화를 통한 국민의 건강보호와 보건의료산업에서 국가의 경쟁력을 강화할 수 있습니다. 

현재 국가예방접종 및 기타 예방접종 백신, 대유행 대비 백신 28종 중 16종(57%)만이 국산화 되어 있고 이중에서도 국내 자체생산이 가능한 백신은 40%에 불과합니다. 

특히, 국가 필수 예방접종 백신인 DTaP, BCG 및 MMR 등 여전히 전량 외국에서 수입해서 쓰고 있는 실정입니다. 

향후 남북통일이 될 경우를 대비하여 효과 있는 결핵백신의 개발을 서둘러야 합니다. 우리나라의 경우 OECD국가 중 결핵에 의한 사망률 1위이며 매년 1,500명~2,000명의 사망자가 발생하고 특히 청소년 중에 폐해가 크게 나타나고 있습니다. 

지난 1년반 동안 국내 코로나 사망자수가 2500명임을 상기할 때 그에 유사한 수준의 사망률임을 잊어서는 안됩니다. 북한의 경우 잠복감염자가 70%를 상회할 것으로 예상하며 준비없이 통일될 경우 또다른 판도라 상자가 될 수도 있으며 이에 대한 백신개발에 경주해야 합니다.

전 세계를 휩쓴 팬데믹으로 인하여 코로나19 백신개발 그리고 새로운 백신 플랫폼에 관심이 집중된 이 시점에서 우리는 코로나19 뿐만 아니라 필수예방백신의 자급화와 지속적으로 발생하고 있는 감염병에 대한 백신개발의 중요성도 잊지 말아야 합니다.

페이스북  트위터  카카오톡

독자 의견남기기

독자의견쓰기   운영원칙보기

(0/500자)

        

등록
댓글 0   숨기기
독자의견(댓글)을 달아주세요.