더 오래 지속되는 백일해 백신에 대한 탐구

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19세기에 유행했던 이 살인마가 다시 돌아왔습니다. 백일해 백신의 보호 효과가 시간이 지남에 따라 약해지면서 더 오래 지속되는 백신을 찾는 사냥이 시작되었습니다.

백일해는 줄리엣 라우텐바흐의 레이더에 실제로 없었습니다. 그녀의 임신 기간과 딸의 어린 시절 동안, 둘 다 다른 모든 표준 예방 접종과 함께 백일해에 대한 무료 공공 백신을 접종했습니다.

하지만 출산 후 5년 후, Lautenbach는 기침을 많이 하는 동료와 함께 오픈 플랜 사무실에서 일했습니다. 그 동료는 그녀가 백일해를 앓고 있다고 밝혔고, Lautenbach는 그녀의 지속적인 기침과 딸의 기침이 관련이 있을 수 있다는 것을 깨달았습니다. Lautenbach는 그 동료를 비난하지 않지만 "백일해를 앓고 다니는 모든 사람마다 폐쇄된 사무실 공간에서 두 개의 책상 안에 앉아 취약한 어린 자녀를 둔 사람이 있습니다."라고 언급합니다.

호주 캔버라에 사는 공무원이자 판타지 작가인 라우텐바흐는 4주 동안 기침을 얼마나 심하게 했는지 아직도 기억한다. "어른이 되어서도 강박적으로 느꼈어요." 그녀는 갈비뼈를 따라 근육이 늘어지는 것 같은 느낌이 들었다고 말한다. 하지만 천식이 있고 병에 걸리기 쉬운 딸에게는 훨씬 더 심했다. 5살짜리 딸은 6개월 동안 기침을 했고, 숨을 헐떡일 때 특유의 후우 소리를 냈다 . 이 질병의 이름은 이 소리에서 따왔다. 어느 날 병원으로 달려가는 동안 라우텐바흐는 딸에게 인헤일러를 주고 얼굴이 파랗게 변하는 것을 막기 위해 10분마다 차를 세워야 했다. 

다행히도 Lautenbach의 딸은 그 백일해에서 살아남았고, 십 대 때의 그 후의 백일해에서도 살아남았습니다. 백신이 그녀의 생명을 구했을 수도 있습니다 . 하지만 완벽하지는 않았다고 Lautenbach는 말합니다. 그녀는 "백일해 백신이 시간이 지나면서 점점 효과가 떨어진다는 것을 훨씬 나중에야 깨달았습니다." 

2세대 백신

백일해는 보르데텔라 페르투시스 (백일해는 이 질병의 다른 이름)라는 박테리아에 의해 전파되는 매우 전염성이 강한 호흡기 질환입니다. 일반적으로 주기적으로 재발하는 백일해는 코로나19 팬데믹 동안의 조용한 기간 이후 현재 많은 국가에서 증가하고 있습니다. 유럽 경제 지역에서는 2024년 1월에서 3월 사이에 2023년 전체보다 더 많은 사례가 보고되었습니다 . 많은 국가에서 백일해 백신을 접종하는 임산부의 수가 감소하고 있습니다. 영국에서는 2023년에서 2024년 사이에 임산부의 58.6%가 백신을 접종한 반면, 2019년에서 2020년 사이에는 70.5%가 백신을 접종했습니다 . 

 

방에 감염된 사람이 한 명만 있어도 1시간 이내에 그 안에 있는 감염 가능한 사람의 약 90%가 질병에 걸릴 수 있습니다.

백일해는 1948년에 처음 출시되어 오늘날에도 사용되고 있는 최초의 복합 백신인 DTP 의 일부로 , 디프테리아, 파상풍, 백일해를 포함합니다. 현재 복합 백신에는 백일해를 포함한 여러 가지 다른 옵션이 있으며, 가장 최근에는 6가지가 혼합된 백신이 있습니다 . 백신은 질병의 심각성에 엄청난 차이를 가져왔습니다. 백신 접종 전에는 백일해에 걸린 어린이의 평균 10%가 이로 인해 사망했습니다 . 백신이 등장하면서 감염과 사망률이 모두 급격히 감소했습니다 . 백일해는 백신으로 예방할 수 있었던 가장 흔한 사망 원인 중 하나로 남아 있습니다 . 이 질병을 예방하는 백신의 효과는 일반적으로 79%~84%이며, 입원을 예방하는 효과는 약 91%입니다.

백신 접종은 백일해 사망률에 극적인 효과를 미쳐 고소득 국가에서 전체 사망률을 약 98% 감소시켰습니다(출처: Getty Images)

아르헨티나 라플라타 국립대학교 생물학 및 분자생물학 연구소(IBBM UNLP-CONICET)의 박테리아 백신 연구원인 다니엘라 호즈보르는 백일해가 얼마나 쉽게 퍼지는지 설명합니다. 방에 감염된 사람이 한 명만 있어도 1시간 이내에 감염 가능성이 있는 사람의 약 90%가 이 질병에 걸릴 수 있습니다. 그렇기 때문에 항생제에만 의존하는 것보다 백신 접종으로 백일해를 예방하는 것이 매우 중요하다고 호즈보르는 말합니다. 항생제는 전염을 멈추지 못합니다. 그녀는 백신 접종의 중요성을 전달하는 데 열정적이어서 이메일 서명에 알림과 백신 접종 일정에 대한 링크를 포함합니다.

세계는 백일해 백신에 대해 본질적으로 2단계 시스템을 가지고 있습니다. 1세대 전세포 백신은 발작과 같은 더 심각한 효과가 있을 수 있지만 , 더 효과적이고 생산 비용이 저렴합니다. 이러한 전세포 백신은 많은 저소득 및 중소득 국가에서 사용됩니다.

2세대 무세포 백신은 부유한 국가에서 투여됩니다. 이 백신은 더 안전하지만, 전체 세포 백신에 관여하는 수백 개 또는 수천 개의 항원과 달리 면역 반응을 유발할 수 있는 물질인 소수의 항원에 기반을 두고 있다고 프랑스 국립 보건 의학 연구소(Inserm)의 연구 책임자인 카밀 로크트가 설명합니다.

로흐트는 여러 세대의 백일해 백신을 연구했습니다. 1980년대에 제약 회사의 주니어 과학자로서 무세포 백일해 백신을 연구하면서 그는 박테리아가 생성하는 독소를 포함하면 강력한 면역 반응을 생성하는 데 도움이 될 것이라고 확신했습니다. 그러나 개발된 무세포 백신은 독소를 화학적으로 불활성화하는 것이 포함되었는데 , 그는 이것이 독소의 일부 보호 부분을 파괴했을 것이라고 추측합니다.

로흐트가 약학을 떠나 학계로 향했을 때, 그는 백일해 이야기가 끝나지 않았다는 잔잔한 느낌을 받았습니다. 사실, "당시 우리가 몰랐던 것은 백신이 감염을 예방하지 못했다 는 사실 "이었지만, 질병을 예방하고 백일해로 인한 사망률을 줄이는 데 매우 효과적이었습니다.

최근 몇 년 동안 백신 접종률이 낮아 백일해 발병이 늘고 있습니다(출처: Getty Images)

수년 후, 릴 파스퇴르 연구소의 연구실을 이끌던 로흐트는 약화된 살아 있는 백일해 미생물을 함유한 백신을 개발하기 위한 연구에 다시 착수했습니다.

3세대 백신

새로운 백일해 백신이 필요한 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 그 중 하나는 무세포 백신이 여전히 효과적이기는 하지만 약간 덜 효과적이 되고 있다는 것 입니다 . 주요 이유는 박테리아 균주가 진화하고 있다는 것입니다 .

이 감염에 걸리는 사람들의 연령대도 변화하고 있습니다. 이전에는 주로 백신 접종이 완료되지 않은 영유아가 백일해를 앓았습니다. 백일해 로 인한 사망자는 여전히 이 그룹의 어린이입니다 . 하지만 이제 덴마크와 슬로베니아를 포함한 국가 에서는 무세포 백신으로부터의 보호가 상당히 약해진 10 ~19세의 젊은이가 가장 많은 비율을 차지합니다 .

 

아르헨티나에서는 어머니나 의료 종사자가 평생 백일해 백신을 7회 이상 접종해야 할 수도 있습니다.

"무세포 백신의 문제점은 면역이 수명이 짧다는 것입니다. 전세포 백신보다 훨씬 수명이 짧습니다." 로흐트가 말했습니다. 연구 검토 결과 , 0~10세의 무세포 백신 효과는 첫해 98%에서 백신 접종 5년 후 81%로 감소했고, 11~20세의 경우 첫해 72%에서 백신 접종 4년 후 42%로 감소했습니다.

로흐트는 단순히 부스터 주사의 빈도를 늘리는 것은 효과가 없다고 말합니다. 우선, 백일해에 대한 면역력은 추가 접종으로 감소한다고 로흐트는 말합니다. 또한, 사람들은 나중에 접종을 놓칠 가능성이 있다고 호즈보르는 말합니다. 그녀는 아르헨티나에서 어머니나 의료 종사자가 평생 백일해 백신을 7회 이상 맞아야 할 수도 있다고 말합니다. (아르헨티나는 유아 시리즈에 전세포 백신을 사용하고, 부스터에는 무세포 백신을 사용하는데, 전세포 부스터가 반복될수록 부작용 위험이 높아지기 때문입니다.)

Locht가 현재 개발 중인 3세대 백신은 약화된 Bordetella pertussis 박테리아를 통한 감염을 모방합니다. 이는 모든 차세대 백일해 백신 중 가장 앞서 있습니다. Locht의 고용주는 BPZE1 백신을 2013년에 소규모 미국 제약 회사인 ILiAD Biotechnologies에 판매했습니다. Locht는 또한 ILiAD의 과학 고문으로, 2025년에 BPZE1 백신의 3상 임상 시험을 시작하여 모든 연령대에서 안전하고 효과적인지 확인하는 것을 목표로 한다고 말합니다. Locht는 콧물과 같은 사소한 부작용을 제외하고는 " 인간이나 비인간에서 백신 관련 부작용을 본 적이 없습니다 "라고 말합니다. Locht에 따르면 유통은 이르면 2026년이나 2027년에 시작될 수 있습니다.

연구를 진행하는 데는 몇 가지 어려움이 있습니다. 하나는 윤리적 이유로 살아있는 박테리아가 포함된 백신을 어린아이에게 즉시 테스트할 수 없다는 것입니다. Locht는 백신 테스트를 논의할 때 미묘한 차이의 중요성을 직접 경험했으며,  Covid-19 팬데믹 동안 TV에서 다른 의사의 발언 에 동의하는 것처럼 보인 후 논란에 휩싸였습니다 . 이로 인해 인종 차별 혐의가 제기되었지만 Locht는 이를 부인하며 논의가 잘못 해석되었으며 백신의 광범위한 테스트 필요성에 대한 보다 일반적인 요점에 대한 동의라고 주장했습니다. 다른 의사는 사과하며 "서투르게" 표현했다고 말했습니다. 

중요한 점은 BPZE1 백신이 기존 백신보다 훨씬 더 오래 지속될 가능성이 높다는 것입니다. 이 백신은 무세포 백신처럼 혈액뿐만 아니라 비강 점막 에서도 면역 마커를 유도합니다 . 이 위치가 중요합니다. 트리니티 칼리지 더블린의 실험 면역학 교수인 킹스턴 밀스는 "모든 전임상 연구에서 분명한 것은 비강으로 투여하는 백신이 백일해에 대한 미래의 백신이 될 것"이라고 믿습니다. 그는 기존의 주사 ​​기반 백신은 일반적으로 "감염이 발생하는 비강 조직과 폐에서 반응을 생성하지 않습니다. 반면 백신을 코에 투여하면 비강 과 폐에서 점막 면역 반응 이라고 하는 것을 생성하는 데 훨씬 더 효과적입니다 ."라고 설명합니다. 밀스의 연구실은 아직 인간에게 시험되지 않은 비강 백신도 개발하고 있는데, 이 백신은 박테리아를 죽이지만 면역 반응을 자극하는 데는 효과적입니다. 그는 "비강 백신은 매우 좋은 기억력을 생성합니다 "라고 말했습니다.

백일해 예방접종을 받은 아기는 감염될 가능성이 낮고 감염되더라도 사망할 가능성도 낮습니다(출처: Getty Images)

한편, 호즈버의 팀은 코나 근육을 통해 투여할 수 있는 백신을 개발하고 있으며, 보르데텔라 페르투시스 에서 유래한 외막 소포에 초점을 맞추고 있습니다 . 이 구형의 새싹은 자연적으로 생성되며 박테리아 자체와 유사한 구성 요소와 구조를 가지고 있습니다. 백신에 통합되면 면역을 유도하는 데 도움이 될 수 있습니다. 보르데텔라 페르투시스 의 외막 소포는 안정적이며 면역 세포와 더 오래 접촉하여 전세포 백신에 비해 더 강력한 면역 반응과 더 적은 부작용을 초래합니다. 호즈버는 결국 인간 실험에서 동물 연구와 유사하게 긍정적인 결과가 나타나기를 바라고 있지만, 이를 위해서는 시간과 자금이 필요할 것입니다.

외막 소포의 또 다른 다재다능한 측면은 백신의 핵심을 형성하거나 보조제 (면역 반응을 강화할 수 있는 물질)로 다른 백신에 첨가될 수 있다는 것입니다. Mills는 다른 유형의 새로운 보조제에 대한 특허를 보유하고 있습니다. 이러한 보조제를 수정하면 백신이 중요한 기억 T 세포를 생성하는 데 더 효과적일 수 있습니다 . 이러한 백신과 다른 차세대 백신을 투여한 사람의 백일해 면역이 얼마나 오래 지속될지는 아직 불분명하지만 Locht는 수십 년 동안 효능을 유지할 수 있기를 바랍니다.

새로운 백신의 한계와 이점

중요한 질문은 새로운 백신이 대중에게 얼마나 수용될 것인가입니다. 부모는  기존 백일해 백신처럼 주사를 통해 접종하는 것보다 BPZE1처럼 비강 스프레이로 자녀에게 접종하는 백신을 더 편안 하게 여길 수 있습니다. 하지만 이것으로 백신 주저 문제를 완전히 해결할 수는 없습니다 . 호즈버는 전반적으로 백신에 대한 확신이 더 필요하다고 강조하며 백일해는 전염성이 매우 강하기 때문에 발병을 예방하기 위해 인구 전체의 높은 예방 접종이 필요하다고 지적합니다. 이상적으로는 최소 90% 또는 95%가 필요합니다. 

비용은 현재 백일해 백신 확대에 대한 또 다른 장벽입니다. 예를 들어 말레이시아에서는 백일해 백신을 민간에서만 접종할 수 있습니다 . 로흐트는 BPZE1 백신이 기존 옵션보다 제조 비용이 저렴할 것으로 기대합니다. 그는 BPZE1 백신에 대해 "생물을 재배하고 수확한 다음 사용하면 됩니다."라고 말하면서도 물질을 동결 건조하는 것이 가장 비용이 많이 드는 단계일 수 있음을 인정했습니다. 

그러나 백신의 경제성은 백신을 얼마나 저렴하게 생산할 수 있는지보다 훨씬 더 복잡합니다. 제약 회사가 여러 차례의 추가 접종이 필요한 백신을 1~2회만 필요한 대체 백신으로 대체하고 싶어할지 여부는 불분명합니다. 일반적으로 "제약 회사는 환자에게 반복적으로 투여해야 하는 약물이나 개인에게 반복적으로 투여해야 하는 백신을 좋아합니다."라고 밀스는 말합니다. "하지만 그게 우리에게 필요한 것은 아닙니다." 또 다른 고려 사항은 차세대 백일해 백신을 단독으로 제공할지, 아니면 복합 소아 백신의 일부로 유지할지입니다.

전반적으로 보건 전문가들은 현재 백일해 백신이 안전하고 효과적이며, 심각한 질병을 예방하기 위해서는 백신 접종이 중요하다고 강조합니다. 

그래도 백신은 개선될 수 있다. "장기간의 백신 접종은 정말 대단할 것"이라고 Lautenbach는 말한다. 그녀의 가족은 백일해로 오랜 시간을 겪었다. 딸이 태어났을 때 이런 백신이 있었다면 "망설임 없이 접종했을 것"이다.