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전염병에 대한 예방 접종은 인류의 미래를 바꿔 놓았는데, 매년 어린이와 성인 수백만 명의 목숨을 구하고, 사회 전체에 중요한 혜택을 제공한다. 하지만 이 리뷰 논문에서는 예방 접종의 보급률이 국가와 지역마다 매우 다르고 중요한 미충족 요구가 존재함을 보일 것이다. 과학적 발전이 새로운 예방 접종의 관점에서 놀라운 전망을 보였지만, 발견에서 지속 가능한 이행까지 가는 여정은 예산, 개발, 허가부터 이행 계획과 대중 수용까지 길고 어려울 수 있다. 예방 접종은 건강에 대한 가장 중요한 투자 중 하나이며, 연구, 산업, 공중 보건 그리고 사회에서 우선순위로 남아야 할 것이다.

 

키워드: immunization, vaccination, public health

분야: Immunology, Medicine

본 자료는 Immunization: vital progress, uned agenda. Nature 575, 119–129 (2019). 의 논문을 한글로 번역, 요약한 자료입니다.

 

 

1. 서론

2. 예방 접종이 어떻게 사회에 중요하게 기여하였는가?

3. 예방 접종은 평생의 투자

4. 발견부터 영향까지: 극복해야 할 네 가지 장애물

5. 예방 접종에 대한 지속적인 미충족 요구

6. 형평성 문제

7. 백신 신뢰도에 대한 증가하는 도전

8. 예방 접종의 미래

 

1. 서론

 

에드워드 제너(Edward Jenner)가 1796년 우두(cowpox)가 천연두(smallpox)에 감염되는 것을 증명하기 위해 우두 고름을 8세 소년 제임스 핍스(James Phipps)에게 접종한 것은 의학과 보건 역사상 결정적인 일이었다. 사상 최초로 건강한 사람에게서 감염을 의학적으로 막도록 한 것이다. 선진국에서 1950년대 후반 이래, 백신이 광범위하게 도입되었고, 1974년에는 예방 접종 확대 프로그램(Expanded Program on Immunization (EPI))이 시작되면서 6종류의 필수 백신이 전 세계 모든 국가에 보급되기 시작하였다. 

 

오늘날 세계 보건 기구(World Health Organization, WHO)에 따르면 26개의 전염병에 대한 백신이 국제적으로 보급되어 있으며, 허가받거나, 개발 중인 백신의 종류는 더 많다. 하지만, 백신의 보급률은 국가에 따라, 또한, 한 국가 내에서도 차이가 있어 예방 접종의 진전을 어렵게 하고 있다. 실제로 홍역(measles)과 같이 백신으로 예방 가능한 질병이 다시 확산되고 있고, 세계적으로 백신 반대/거부 사례가 이어지고 있다.

 

여기서는 예방 접종과 그 영향을 집중적으로 논의할 것이다. 우선 백신 보급률의 현황과 미충족 요구를 논의하고, 지속 가능한 예방 접종 프로그램을 보장하기 위해 넘어야 할 장애물들, 백신의 신뢰성에 대한 문제를 논의할 것이다. 마지막으로 공중 보건과 사회를 위한 예방 접종을 보장하기 위한 여러 기회와 필요한 일에 대해 논의하고자 한다.

 

백신은 감염과 질병에 대한 예방적 면역을 유도하는 생물학적 제제로써, 면역계를 훈련시켜 감염에 대해 적절한 면역 반응을 일으킬 수 있도록 한다. 백신은 모든 사람에게 권장되는 유일한 의료적 처치일 것이다. 치료제와 달리 백신은 건강한 사람에게 사용되며, 안전성에 대한 매우 높은 기준과 잠재적 부작용에 대한 지속적인 감시를 필요로 한다.

 

2. 예방 접종이 어떻게 사회에 중요하게 기여하였는가?

 

WHO, 유엔 국제 아동 긴급 기금(United Nations International Children’s Emergency Fund, UNICEF), 세계은행은 10년 전에 어린이들에 대한 일상적인 예방 접종 프로그램이 매년 250만 건 이상의 죽음을 막았다고 추정했다. 백신 보급률과 인구가 증가하고, 새로운 백신이 도입되면서, 예방 접종은 생존에 있어 더욱 중요해지고 있다. 죽음을 막는 것과 더불어, 백신은 성인과 노인에서 질병과 장애를 막기도 한다.

 

백신은 역사적으로 천연두를 박멸한 바 있고, 소아마비(polio)의 경우에는 아프가니스탄과 파키스탄을 제외하고는 퇴치를 앞두고 있다. 그리고 신생아 및 모성 파상풍(neonatal and maternal tetanus)도 13개국을 제외하고는 박멸되었다. 예방 접종이 없었다면, 항생제 치료를 필요로 하는 전염병이 더 많았을 것이고, 항생제 내성 문제도 더 심각했을 것이다.

 

예방 접종은 예방 접종을 받은 사람에게만 좋을 뿐만 아니라, 이들의 가족과 이들이 속한 공동체에서도 좋은 영향을 준다. 이러한 효과를 “집단 면역(herd immunity)”이라고 하는데, 전파 연쇄를 줄이거나 차단하는 방법으로 예방 접종을 받지 않은 사람들이 병원체에 노출되는 것을 줄여준다. 집단 면역을 형성하기 위해 필요한 예방 접종률은 백신의 종류에 따라 매우 다른데, 질병마다 감염 재생산 지수(R0)가 다르기 때문이다. 특정한 전염병의 감염 재생산 지수는 그 전염병에 걸린 사람 한 명이 평균적으로 얼마나 많은 사람을 감염시킬 수 있는지를 나타내는 지표로써, 집단 면역을 형성하기 위해 필요한 최소 예방 접종률을 결정한다. 예를 들어, 홍역은 감염 재생산 지수가 전염병 중에 가장 높아서 12-18인데, 집단 면역을 형성하기 위해 최소 95%의 인원이 예방 접종을 받아야 한다.

 

백신은 특정 병원체와 전염병에 대한 직접적인 방어 외에도 비특이적 효과를 보이기도 한다. 실제로 Bacillus Calmette–Guérin (BCG) 백신과 홍역 백신을 접종한 어린이의 경우, 그렇지 않은 어린이보다 더 오래 생존하는데, 이는 선천 면역 세포의 후생 유전적 변화(epigenetic changes)에 의한 것으로 보인다.

 

예방 접종은 타당한 투자인데, 특히 저소득-중소득 국가에서 어린이들에 대한 예방 접종이 가져오는 경제적 효과는 매우 커서 이들 국가들에서 가난을 막는 효과가 있다. 우선 예방 접종은 가장 가난한 가정에서 부담이 되는 의료비 지출을 줄여줄 수 있고, 아동기 신체 발달과 교육 효과를 향상시킬 수 있다. 마지막으로 백신이 없었다면, 학교와 직장에서의 결석률이 늘었을 것이며, 주기적으로 전염병이 창궐하면서 사회를 망가뜨렸을 것이다.

 

3. 예방 접종은 평생의 투자

 

백신은 모성 및 아동 건강의 중심이 될 뿐만 아니라, 평생 건강을 유지하기 위해 중요하다 (표 1). 우선 신생아에게는 BCG, B형 간염(hepatitis B), 소아마비 백신을 접종한다. 영유아에게는 디프테리아(Diphtheria), 파상풍, 백일해(pertussis), 소아마비, B형 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae type B), B형 간염, 인플루엔자(influenza), 폐렴 구균(pneumococcus), 로타 바이러스(rotavirus), 말라리아(malaria), 뇌수막염균(meningococcus), 수두(varicella), 홍역, 볼거리(mumps), 풍진(rubella), 장티푸스(typhoid), 황열(yellow fever) 등에 대한 백신을 접종한다. 영유아기 이후 청소년기까지는 인유두종바이러스(human papilloma virus, HPV), 인플루엔자, 뇌수막염균에 대한 백신을 접종하며, 디프테리아, 파상풍, 백일해에 대한 추가 접종(booster)을 실시한다. HPV는 성적 접촉(sexual contacts)을 통해 전염되는 경우가 많기에, 청소년기까지 HPV에 대한 백신을 접종하는 것이 좋으며, 뇌수막염도 청소년기에 치명적일 수 있기 때문에 뇌수막염균에 대한 백신을 접종하는 것이 좋다. 

 

성인이 되면 인플루엔자와 수두에 대한 백신을 접종하며, 디프테리아, 파상풍, 백일해, HPV에 대한 추가 접종을 실시한다. 임신한 여성의 경우 파상풍, 인플루엔자, 백일해에 대한 백신을 접종하는데, 이때 형성된 항체가 태아에게 전달되어 신생아에서 발생할 수 있는 전염병을 예방할 수 있다. 또한, 65세 이상 노년층에서는 인플루엔자, 폐렴 구균, 대상 포진(shingles)에 대한 백신을 접종하며, 디프테리아, 파상풍, 백일해에 대한 추가 접종을 실시한다. 

 

노년층에서는 인플루엔자 및 폐렴으로 인한 사망률이 젊은 층에 비해 매우 높기 때문에 인플루엔자 및 폐렴 구균에 대한 백신을 접종하는 것은 매우 중요하다. 디프테리아, 파상풍, 백일해에 대한 추가 접종은 장기적인 면역 유지를 위해 필요하다. 한편, 여행객이나 보건 의료 종사자, 면역 저해 등 건강 상태에 따라서 필요한 백신의 종류는 달라질 수 있다.

 

성인에 대한 예방 접종은 저소득-중소득 국가에서는 우선적으로 진행되지 않고 있으며, 고소득 국가에서도 성인에 대한 예방 접종 프로그램은 매우 복잡한 문제이다. 이는 소아에 대한 예방 접종이 세계적으로 진행되고 막대한 투자가 이뤄지는 것과 대비된다. 하지만 성인에서 인플루엔자, 폐렴, 대상 포진, HPV, 디프테리아, 파상풍, 백일해에 대한 백신을 접종하는 것이 좋은 비용 효율성(cost-effectiveness)을 보였다는 점에서 성인에 대한 예방 접종도 중요하다. 

 

한편, 성인에서는 면역 노화(immunosenescence)로 인해 나이 듦에 따라 면역계가 서서히 노화되어 백신으로 인한 면역 반응이 저하될 수 있다. 따라서, 성인, 특히 노년층에 대한 예방 접종에서는 백신 효능을 높이고, 면역 증강제(adjuvants)를 사용하여 예방 접종을 돕고, 면역 조절제나 다른 처치를 하여 면역 체계를 조절하는 것이 필요하다.

 

 

 

4. 발견부터 영향까지: 극복해야 할 네 가지 장애물

 

여전히 통제와 박멸이 필요한 전염병이 많기 때문에 새로운 백신을 지속적으로 개발하는 것은 매우 중요하다. 하지만 백신을 개발하고 배치하는 것은 길고 복잡한 과정이다. 여기서는 새로운 백신을 개발하는 단계부터 지속적으로 사용하는 과정에 이르기까지의 네 가지 장애물에 대해 논의할 것이다 (그림 1).

 

 

 

 

그림 1. 새로운 백신을 개발하는 단계부터 지속적으로 사용하는 과정에 이르기까지의 네 가지 장애물들.

 

(1) 우선 첫 번째 장애물은 발견 단계와 초기 임상 개발 단계 사이에 있다. 개발사 입장에서는 개발 물질이 실제 제품화되는 경우가 적어서 위험 부담이 크고, 개발한 뒤에 개념 증명 및 안전성 평가를 해야 한다. 이를 극복하기 위해 인센티브를 제공하고, 공공-민간 합작 및 자선 활동을 진행할 수 있다. 

 

(2) 두 번째 장애물은 초기 임상 개발 단계와 백신 허가 단계 사이에 있다. 이 과정에서 많은 지출이 발생하며, 임상 시험을 거친 뒤에도 허가에 이르기까지 과정이 복잡하다. 이를 극복하기 위해 제품 계획 전 과정에서 자금 지원을 받도록 하는 것이 필요하며, 임상시험 역량 및 시험 방법론을 합리화하는 것도 필요하다. 그리고 규제 실무를 국가별로 조화시키고, 임상시험에 우수 의약품 제조 및 품질 관리 기준(Good Manufacturing Practices, GMP)에 적합한 제품이 사용되기 위한 설비를 제공하는 것도 필요하다. 

 

(3) 세 번째 장애물은 백신 허가 단계와 광범위한 적용 단계 사이에 있다. 이 과정은 정책 권고와 비용 효율성에 대한 숙고, 그리고 정치적 우선순위에 의존적이다. 또한 국가별로 새로운 백신을 도입하여 유지할 역량이 필요로 한다. 이를 극복하기 위해서는 제품 문제 해결책을 완전히 가지고, 국가적/국제적 자금 지원을 받는 것이 중요하다. 또한, 국가 내 규제를 조화시키고, 정책을 명확히 하며, 생산 역량을 확충하고, 백신 평가의 사회적 가치에 대한 연구, 적용 연구 및 적절한 비용 효율성 모델을 구축하는 것도 필요하다. 

 

(4) 네 번째 장애물은 광범위한 적용 단계 이후에 발생한다. 이 과정에서 백신 공급과 수요를 유지하는 문제, 유통 문제, 백신에 대한 수용성 문제 등이 발생한다. 또한, 부작용이나 면역 유지 기간 한계 등의 문제가 불거지기도 한다. 이를 극복하기 위해서는 지속적인 정책적/자금적 지원, 유통 체계 지원, 생산 역량 확충이 필요하다. 또한 원활한 의사 소통과 안전성 감시/경계 또한 필수적이다.

  

첫 번째 장애물은 발견 단계와 초기 임상 개발 단계 사이에 있다. 연구실에서 잠재적 항원, 면역증강제 및 백신 조성물을 개발한 다음에는 사람에서의 임상적 개념 증명(clinical proof-of-concept) 및 안전성 평가를 하게 된다. 개발된 물질이 실제로 제품화되는 경우는 적기 때문에 개발사 입장에서는 위험 부담이 크다. 첫 번째 장애물을 극복하기 위해서는 개발사들이 백신, 특히 고소득 국가에서 시장성이 없는 백신을 생산하기 위한 인센티브를 제공해야 하며, 정부-민간 합작 및 자선 활동이 필요하다. 예를 들어, 2014-2015년 서아프리카 에볼라 대유행 이후 설립된 전염병 예방 혁신 연합(Coalition for Epidemic Preparedness Innovation, CEPI) 등은 첫 번째 장애물을 극복하는데 큰 도움을 주고 있다.

 

두 번째 장애물은 초기 임상 개발 단계와 백신 허가 단계 사이에 있다. 이 과정은 백신 개발에 있어 가장 많은 비용을 필요로 하는데(새로운 백신 개발 비용 전체의 2/3 이상 차지), 생산 시설 건설부터 여러 나라에서의 임상 3상 시험을 진행하기 위한 비용들로 사용된다. 이러한 비용은 특히, 고소득 국가에서 시장성이 없는 백신 후보군에서 큰 문제가 되는데, 투자 비용을 회수할 수 있을 것이라는 기대가 없기 때문이다. 또한, 임상 3상 시험을 하고 나서도 허가를 위해서는 복잡한 과정이 필요한데, 생산 시설을 최종화하는 동시에 여러 배치의 백신들에 대한 재현성 및 안전성 시험을 요구한다. 많은 국가들에서 여전히 자국 내에서 임상시험을 할 것을 요구하는데, 이는 해당 국가 내 허가 및 적용을 상당히 늦추고, 개발 비용을 높이고 있다. 

 

두 번째 장애물을 극복하기 위해서는 제품 계획 전 과정에서 민간 및 공공 자금 지원을 받도록 하는 것이 필요하며, 임상시험 역량 및 시험 방법론을 합리화하는 것도 필요하다. 그리고 유럽 의약품 기구(European Medicines Agency, EMA)나 아프리카 백신 규제 포럼(Africa Vaccine Regulatory Forum, AVAREF)과 같이 규제 실무를 국가별로 조화(harmonization)시키고, 임상시험에 우수 의약품 제조 및 품질 관리 기준(Good Manufacturing Practices, GMP)에 적합한 제품이 사용되기 위한 설비를 제공하는 것도 필요하다.

 

세 번째 장애물은 백신 허가 단계와 광범위한 적용 단계 사이에 있다. 이 과정은 정책 권고와 비용 효율성에 대한 숙고, 그리고 정치적 우선순위에 의존적이다. 또한, 국가별로 새로운 백신을 도입하여 유지할 역량이 필요한데, 이는 인적/물적 자원 그리고 정치적 지지와 공동체의 요구를 이끌어낼 시간을 필요로 한다. 세 번째 장애물을 극복하기 위해서는 제품 문제 해결책을 완전히 가지고, 국가적 또는 세계 백신 면역 연합(Global alliance for vaccines and immunization, Gavi) 등의 국제적 자금 지원을 받는 것이 중요하다. 또한, 국가 내 규제를 조화시키고, 정책을 명확히 하며, 생산 역량을 확충하는 것도 필요하다. 그리고, 백신 평가의 사회적 가치에 대한 연구, 적용 연구 및 적절한 비용 효율성 모델도 필수적이다.

 

네 번째 장애물은 장기간 지속적으로 일정하게 예방 접종 프로그램을 유지하는 단계에서 발생한다. 네 번째 장애물에는 백신 공급과 수요를 유지하고, 유통 문제(저온 유통 체계 유지, 조달 관리, 형평성 있는 백신 접종을 위한 조직화), 백신에 대한 수용성 문제 등이 모두 포함된다. 또한, 대규모로 백신이 적용된 뒤에야 부작용이나 면역 유지 기간 한계 등의 문제가 불거지기도 한다. 특정 백신의 경우 공급 및 생산 역량에서 문제를 보이기도 했다. 중소득 국가의 생산자들이 세계적으로 저렴한 가격의 백신의 대부분을 공급하지만, 이들은 낮은 이윤, 험난한 입찰, 예측 불가능한 조달 계획에 직면하고 있다. 네 번째 장애물을 극복하기 위해서는 지속적인 정책적/자금적 지원, 유통 체계 지원, 투명한 입찰 과정, 생산 역량 확충이 필요하다. 또한, 원활한 의사 소통과 안전성 감시/경계 또한 네 번째 장애물을 극복하는데 필수적이다.