코로나19의 근원적 해결책, 집단면역과 백신개발

코로나19바이러스가 전세계적인 판데믹(범유행전염병)이 된지 6개월이 넘었다. 전 세계의 경제는 이미 과거의 어떠한 위기때 보다 심대한 피해를 입었다. 이제는 모든 국가가 더이상 이대로 버티고 있다가는 코로나로 죽기 전에 굶어 죽겠다는 현실적 비명을 지르고 있는 실정이다. 이런 고민에 빠진 정치인들이 내 놓는 대안은 2가지다. 스웨덴과 같은 집단 면역을 시도함으로써 경제도 살리고 코로나 사태도 근원적으로 해소하는 방안과 조속히 백신을 개발하여 코로나로부터의 자유를 얻는 방안이다.

이렇게 인류에게 역병의 마수에서 벗어날 수 있다는 희망을 선사할 두가지 방안에 대하여 그 차이는 무엇이고 어떤 어려움이 있는지 함께 살펴보기로 하자.

백신과 집단면역의 차이 백신은 예방용이지, 치료제가 아니다
최근 코로나19가 유행하면서 백신과 치료제를 헷갈려하는 경우가 많다, 그러나 백신은 치료제와 다르게 질병에 대한 면역을 부여해주는 의약품, 즉 예방목적의 의약품에 가깝다.
치료제는 만약 코로나19에 걸리게된다면 렘데시비르, 혹은 시중에 있는 항생제 및 항바이러스제를 활용해서 병에 걸린사람을 치료를 하는것이 치료제지만. 백신은 코로나에 걸리지 않은 사람이 코로나에 걸리지 않도록 면역을 부여해주는 의약품이다.

백신 단어의 어원은 우두법을 발견한 에드워드 제너가 라틴어로 소를 뜻하는 Vacca를 차용하여 사용하기 시작했으며, 루이 파스퇴르가 Vaccine이라 명명하여 영어와 프랑스어에서는 이 명칭으로 쓰고 있다. 한국에서는 일본을 통해 들어온 독일어 Vakzin에서 유래한 왁찐이라는 말을 널리 썼으나, 20세기 후반 이후 대한민국에서는 영어 Vaccine에서 유래한 백신이라는 말이 퍼져 현재는 거의 백신이라는 말로 대체되었다.

백신이 병을 치료해주는 치료제는 아니지만, 면역을 부여해주기 때문에, 전염병 확산에서는 매우 중요하다. 예를 들어 미국의 경우 1921년 디프테리아 발병이 1년에 20만 6939회로 최고조를 찍었으나 1998년에는 1년에 단 1회로 확 줄어버렸으며, 뇌수막염은 백신이 개발되면서 발병 빈도가 유럽에선 90%, 미국에선 99%나 줄었다. 또한 소아마비 역시 엄청난 수가 줄었는데, 1988년도엔 35만 명이었던 소아마비 감염자가 2015년엔 74명으로 감소되었다. 즉, 백신이 수많은 사람들을 장애와 생명의 위협으로부터 지켜준 것이다.

전세계적으로 현재 2천만명에 가까운 사람들이 걸렸다 하더라도, 현재 전 세계인구인 70억의 인구 중 작은 부분이기 때문에 거의 대부분의 사람들은 코로나19 병력이 없고이에 관한 면역이 없는 상황이다. 고로 우리 대부분은 백신을 통하여 면역력을 얻을때까지 코로나19의 잠재적인 감염자이자, 전파자다. 위 병의 증상이 폐를 섬유화를 시킬정도로 천연두 만큼 무서운 질병이기 때문에 다수 인구가 최소한 감염확산을 방지를 할려면 백신을 통하여 코로나19에 면역을 얻는, 즉 집단면역을 통하여 질병의 퇴치가 가능해진다. 그러한 이유로 최소한의 해결책을 만들 수 있는 전세계가 백신을 기다리고 있다.

그런 반면 요즘 세계인의 관심사로 뜨고 있는 집단면역은 백신이 개발되기 전에 많은 사람들이 이 병에 걸린 후 형성되는 면역력을 활용하여 이 병을 퇴치한다는 자연적 집단 면역 방식을 의미한다.

자연적 집단 면역은 무엇인가?
“전염병이 유행하는 집단에서, 많은 비율의 구성원이 병원체에 면역을 갖게 되면
자연스럽게 집단 전체의 방역이 이루어진다는 이론”

코로나19 발명 초기, 이병의 치명률이 드러나지 않을 때 일본, 영국은 집단면역에 기반하여 방역계획을 시도했었고, 스웨덴 같은 경우는 집단면역 시도를 지속적으로 실행하면서 인구대비 사망자 및 감염자 수는 높았지만, 의료체계가 균형이 잡히면서 사망자 수는 점차 낮아지고 있다.
전염병의 경우 한 사람의 감염자에 의하여 수 많은 2차 감염이 발생할 수 있으므로, 집단 평균의 면역력을 높이는 것은 각 구성원들 간의 감염 확률을 획기적으로 낮추는 전략이 된다. 인플루엔자 등 계절성 전염병이 유행할 시기가 되면, 국가에서는 백신의 예방 접종을 지원함으로써 해당 병에 면역인 국민의 비율을 늘리며, 결과적으로 광범위한 전염이 일어나는 것을 막게 된다.
시기와 장소에 관계 없이 아기가 태어나자마자 필수로 예방 접종을 시키는 것이나, 딱히 병이 전염되지 않는데도 군대나 보건소에서 예방 접종을 시행하는 이유가 바로 이 집단 면역을 확립하는 것이 목적이다.
감염 고위험군에게 백신을 우선 접종시켜 2차 감염을 예방하는 것을 포위 접종(Ring vaccination)이라고 하며, 접종을 확대하여 집단 면역이 완벽한 상태에 도달하면 더 이상 해당 질병에 관한 발병 보고를 찾을 수 없게 되고 곧 병을 정복(박멸)했다고 하는 셈이다. 대표적인 사례가 1970년대 박멸된 천연두다.
결국 집단면역이라는 것은 일반적으로 다수의 인구가 특정질병에 걸리게 되면서, 면역을 얻는 결과로 알려져 있지만, 사실 집단면역이 가능하게 된것은 백신의 개발과 관련이 높다. 위에서 언급한 것 처럼 백신이라는 의약품의 특성이 면역을 제공하는 목적이기 때문에, 백신을 통하여 계획적인 집단면역이 가능해진게 현대의학의 특성이기도 하다.

현 시국의 집단면역은 왜 위험한가 정보가 부족한 새로운 질병에 집단면역은 하지말아야 할 행위
위에서 언급한거와 같이 특정국가들이 집단면역을 실행하고자 노력했고, 특히 소수이론에 기반한 ‘적극적인 병원체 노출과 전염을 통해 집단 면역 체계를 확립하자’는 노선의 집단면역을 확립하기 위한 시도를 했다.
그러나 코로나19 같이 치료제와 백신이 없고, 아울러 질병에 대한 지식과 데이터가 부족한 상황에서 집단면역은 불가능만이 아니라 해서는 안되는 행위다.

집단면역이 현시국에 효과를 보려면
다음 3가지의 조건이 충족되어야 한다.
 고위험군 과 그렇지 않은 집단과 완벽격리
 고위험군의 전체 인구 비율에서 적은 비율을 차지함
 고위험군이 아닌 집단에서도 발생하는 중증 환자를 처리할 수 있는 병상수가 확보되어 있음.

우선 첫번째 조건을 충족시키기부터 매우 어렵다. 어찌어찌 후자 2개의 조건을 만족했다 하더라도, 해당 전염병의 치사율과 전염력에 따라 긍정적인 효과가 나타날 수도 있고 아닐 수도 있다.
특히 1번과 2번 조건이 충족될려면 집단 면역의 예상값을 추정할 수 있을 정도로 충분한 역학 조사가 진행돼야하기 때문에, 데이터가 전혀 없는 코로나19 같은 신형 전염병에서는 사용하기 어렵다.
병상수가 충분히 확보가 돼있다 하더라도 문제다, OECD 국가 중 병상 수가 2위인 대한민국에서 2월경 대구 코로나19 감염확산으로 인하여 의료붕괴가 일어날 뻔하였고, 8월 말부터 발생한 수도권지역 대유행때도, 의료붕괴에 가까운 중환자실의 부족이 바로 발생한점을 고려한다면. 경제활동을 지키기 위하여 환자를 방치하고, 병균을 다량에 인구에 노출시켜 집단면역을 유도한다는 전략은 까다로운 조건하에서만 가능하며, 스웨덴 같이 1인가구가 많고, 인구밀도가 적은 특수한 상황을 제외한다면, 다수의 국가에서는 실행하지 말아야 하는 전략임을 알 수 있다. 결과적으로 스웨덴의 경우 사망자수가 주변국가에 비해 엄청나게 증가했지만, 8월 부터는 1일 사망률 0명을 돌파하여 집단 면역 시도는 절반의 성공임을 자인했다.

백신의 종류
일반적으로 백신은 2가지로 나뉘어 진다.
백신은 크게 독성을 약화시킨 병원체가 살아 있는 상태로 투여되는 생백신과 죽은 상태로 투여되는 사백신으로 나뉜다.
사백신은 다시 병원체 전체를 사용하는 것과 일부를 분획하여 사용하는 것으로 나뉘고, 분획할 경우 기반 물질에 따라 단백질 기반과 탄수화물 기반으로 나뉘며, 코로나19 같은 경우는 특별한 상황이어서 전세계에서 사백신 및 생백신 외 바이오재조립등의 모든 계열의 백신종류가 개발중이다. 현재 상황에서는 생백신계열이 상용화가 먼저 될 것으로 유력하다.

백신개발 과정

백신 개발 성공률 고작 7%대. 병원균과 항체 발생 황금비율 찾기부터, 안정성 시험까지 수년이 걸리는 과정

코로나19가 전세계로 확산되면서 빠른 속도로 백신개발이 전세계에서 이루어지고 있지만, 일반적으로 백신은 안전성을 보장해야 하는 이유로 인하여 임상시험 과정이 매우 길고, 또한 병원균을 투입하여 면역을 발생시켜야 하는 백신의 특성상 바이러스를 없애면서 동시에 항체를 발생시킬수 있는 황금비율을 반복적인 연구를 통하여 찾아야 하기때문에 개발 성공률이 고작 7%대 정도로 추정되는 매우 어려운 작업이다.
역사적으로 가장 빠르게 개발된 백신이 에볼라 백신인 에레보(Ervebo)인데 이 마저도 5년의 개발기간이 소요됐다.
이러한 백신개발의 임상실험적인 특징으로 인하여 코로나19백신 같은 경우 금년내 상용화는 커녕 임상실험에도 시간이 걸릴 것으로 전망되기 때문에, 전문가들은 아주 낙관적으로 보더라도 최소 2021년이 되어야 사용이 가능할 것으로 전망되고 있다.
물론 임상실험을 축소하고 빨리 개발하면 되지만, 백신은 병원성 균을 다루는 문제로 인하여, 안정성이 보장이 안될 경우 부작용은 결국 인류가 감내해야한다. 실제로 90년대 뇌염 백신의 부작용으로 인하여 자폐증이 증가하는 사례등이 발생했으며, 이외 부작용으로 인하여 대규모 리콜 사례가 이미 꽤 있는 편이다. 한편으론 메르스, 일반 코로나 감기처럼 개발 기간이 끝나기도 전에 변이를 통해 독성이 약화되는 경우로 인하여 백신 개발이 중단되는 경우도 있다.

백신은 신약개발처럼 일반적으로 아래의 도표처럼 4단계의 과정을 거쳐서 개발이 된다.
개발전 프리 클리니컬 단계는(Pre-Clinical) 병원균과, 항체를 만들어주는 성분을 분석하는 단계이며, 주로 이 과정이 백신개발의 50% 정도를 차지한다

1단계 임상은 극소규모 임상단계로 수십명 정도의 인원을 대상으로 이루어지며, 주로 약품의 효과로 인한 인체 변화등을 알아보며, 주로 몇개월을 기준으로 진행된다.
2단계 중규모 임상이다, 이 단계는 약 수백명 및 수천명의 인원을 대상으로 이루어 진다. 주로 플라시보 약을 투여한 대조군과 백신을 투입한 대조군을 비교하는 방식으로 진행되며, 백신의 안전성과 부작용을 알아보며, 특히 백신의 효능이 다른 약에 비하여 어떻게 나타나는지를 연구한다. 주로 몇개월 단위에서~ 1년을 주기로 진행된다
3단계 백신 개발의 사실상 마지막 단계며, 이때는 수만명의 인원을 대상으로 국내외 지정된 지역에서 이루어지며, 주로 대규모 접종시의 안전성을 알아보며, 위 단계는 수년이 걸리지만, 통과를 하면 대규모의 점종이 가능해진다.
4단계 대량 접종이며, 대량 접종은 백신개발이 완료된 후에 진행되지만, 일반적으로 백신 접종은 수백만명을 대상으로 진행되기때문에 접종을 받은 사람들을 랜덤으로 선정하여 부작용 및 안정성이 유지되는 지를 상시 관찰한다.

 

현재 개발되고 있는 코로나 19백신
2020년 9월을 기준으로 전세계적으로 약 24개 백신이 전세계 곳곳에서 개발중이다.
이중 3단계 임상실험과 한국에서 개발중인 백신은 다음과 같다.

한국의 치료제 출시 예보
백신개발이 에상과는 달리 차질을 빚고있고, 또 이미 성급하게 승인된 러시아 백신이나 임의 로 사용되고 있다는 중국의 백신이 신뢰에 의문을 주는 것과는 달리, 한국에서의 바이러스 항체 치료제가 먼저 나올 것으로 발표되어 세계인의 눈길을 모아지고 있다.
지난 주 한국은 현재의 질병본부를 질병관리청으로 승격하여 12일에 출범한다고 발표하는 자리에서 신임 정은경 관리청장은 9월중 항체 치료제가 개발되어 대량 생산이 가능해진다고 발표했다.
이 항체 치료제는 한국의 셀트리온이 개발한 것으로 동물 임상 시험에서 바이러스가 100분의 1로 줄어든 것으로 나타나 이미 대량 생산 준비를 하고 있다고 밝혔다. 또한 녹집사에서는 형장 치료제가 10월 중에 나와 코로나 치료가 좀더 용이해 질 것으로 기대된다고 한국의 언론이 밝혔다.
비록 백신 개발이 좀 늦어 진다고 해도 한국의 항체 치료제와 혈장 치료제의 개발로 바이러스 퇴치에 큰 진전이 있을 것으로 전망하고 있다.

 

현재 출시된 백신
스푸트니크 V (러시아)
금년 8월 11일 러시아 보건부에 등록되어 세계최초로 정식 승인된 백신이다. 러시아 보건부 산하 가말레야 국립 전염병·미생물학 센터가 러시아 국부펀드의 투자를 받아 백신 개발을 추진해 왔으며, 7월 중순 경 모스크바의 세체노프 의대와 부르덴코 군사병원에서 38명씩의 자원자를 대상으로 1차 임상 시험을 마무리 했으며, 9월 5일경 란셋에 위 결과가 공개된 것으로 알려졌다. 그러나 본 백신은 스푸트니크라는 이름에서 유추할 수 있듯이, 충분한 임상결과를 거치지 않고 승인이 되어 정치적인 목적에 의하여 승인이 되었다는 의심을 받고 있으며, 조만간 3단계 임상이 진행될 예정이다.

2021년 초 출시가 유력한 백신

아스트라제네카AZD1222
세계적인 제약회사인 아스크라제네카가 옥스포드대학과 공동으로 개발하고 있는 백신이다. 현재 출시되지는 않았지만, 3차 임상실험이 가장 빨리 진행되고 있고 특히, 세계적인 컨설팅 회사인 맥킨지 보고서에 의하면 속도 및 제조역량에서 개발중인 백신중 제일 앞서고 있어, 최초로 임상 3차를 끝내고 가장빨리 긴급 승인을 받을 수 있는 제품으로 평가 받고 있다. 본 제품의 생산력은 매우 뛰어날 것으로 예측되는데, 아스트라제네칼사 설명에 의하면 코로나19 판데믹(pandemic) 기간 동안 아무런 이익 없이 백신에 대한 글로벌 접근성을 지원하기 위해 전세계 여러 공급망을 구축하고 있으며, 지금까지 총 20억 도즈가 넘는 생산 능력을 확보한 것으로 알려져 있어, 긴급승인을 받게 될 경우 가장 빨리 전 세계적으로 사용될것으로 전망되고 있다. 유감스럽게도 9월 9일 아스트라제네카 대변인은 3차 임상 시험 중 부작용이 발견되어 임상시험을 중단한다고 발표했다. 이미 이 회사는 미국과 일본 등지에 기십억명분 백신에 대한 사전 계약을 한터라 이후 처리 역시 귀추가 주목되고 있다.

우리는 질병을 이겨낼 것이다, 미래를 준비하자
지금까지 본 스폐셜 리포트는 백신은 무엇이고, 치료제와 어떠한 차이가 있는지, 그리고 왜 백신이 질병으로부터 우리를 광범위 하게 보호 할 수 있는 유일한 방법인지를 알아보았다.
백신은 개발하기는 어렵지만, 질병으로 부터 우리를 보호하는 가장 효율적인 방법은 집단 면역이며, 집단면역을 계획적으로 통제하게 적용시키는 유일한 방법은 백신을 통한 집단 면역인것을 알 수 있었다. 아울러 현재 전세계적으로 약 24가지의 코로나19 백신이 개발중이고, 이중 마지막 단계인 3차 임상시험이 진행중인 백신도 약 5가지 임을 확인 할 수 있었다.
결국 예상대로 백신보급이 실현된다면 6개월 이내로 코로나19는 우리삶에서 점차 사라질것이고, 설사 백신 개발이 늦어진다고 하더라도 효과적인 치료제 개발로 더 이상 두려운 질병의 자리에서 물러나 코로나와의 전쟁에서 인류는 승리 할 수 있다는 기대가 점점 현실화되고 있다.
2020년 3월 11일 WHO가 전세계 판데믹을 선언한지 6개월이 되가고 있다. 터널은 생각보다 길어보이지만, 출구는 서서히 드러나고 있다.
이제는 코로나 이후를 생각할 때다.
글. 한성훈 kosdaq62@gmail.com