By JOANNE SILBERNER, WIRED UK

미국 식품의약청(FDA)이 매년 코로나 부스터 백신 접종을 추진한다. 하지만 문제는 기존 데이터로 개인마다 부스터 백신 접종이 필요한지 확신할 수 없다는 사실이다.

코로나19는 사라지지 않았다. 미국과 유럽 여러 국가에서는 SARS-CoV-2가 지금도 심각한 수준으로 퍼지고 있으며, 코로나19 현재 계속 발병 중인 주요 질병의 원인으로 자리 잡고 있다. 부스터 백신 접종 시 최악의 영향으로부터 보호할 수 있을 것이다. 그러나 부스터 백신 정보가 많지 않다. 중증 질환 보험이 있지만, 필수는 아닐 수도 있다. 실제 중증 질환 면역력 지속 기간을 확실히 알지 못하기 때문이다.

이제 부스터 백신 접종 효과 지속 기간을 알아내야 한다. 그러나 지금까지 코로나19 연구를 두고 초점을 맞춘 사항의 초점을 바꾸어야 한다. 기본 생물학 단계에서는 항체 백신 생성보다는 또 다른 중요한 요소이지만, 면역 체계에서 간과한 기억T세포(memory T cell)에 집중해야 한다는 의미이다. FDA 백신 고문이자 펜실베이니아대학교 백신학 교수인 폴 오핏(Paul Offit)은 “부스터 백신 접종이 필요한 이를 알아내려면, 기억T세포의 지속 기간을 알아내야 한다”라고 설명했다.

면역체계는 복잡하지만, 기본적으로 세 가지 부분으로 구성되었다. 선천면역과 피부나 코의 점액과 같은 신체적 혹은 화학적 장벽이 있다. 신체적, 화학적 장벽은 질병 원인이 되는 미생물이 영향을 미치지 않도록 막는다.

면역력을 돌파한 세균에는 단기 면역이나 체액성 면역이 적용된다. 이때는 바이러스와 같이 인체에 도달한 뒤 질병 감염 상태를 유지하려 장악하는 특정 위협 요소 침입 상황에 맞추어 신속 반응을 한한다. 이와 같은 면역 작용은 체내에 침입한 요소가 무엇이든 퇴치하도록 특별히 구성된 항체 무력화로 이어진다.

그러나 항체 반응이 코로나19 확산을 막지 못하면서 바이러스가 내부 세포에서 재생성될 때는 세 번째 면역 반응으로 장기 세포 면역이 작용한다. 이때는 특정 위협 요소에 맞서 반응하는 기억T세포가 핵심이다.

전염병 전문의이자 KFF 헬스 뉴스(KFF Health News) 편집장인 셀린 군더(Céline Gounder)는 “바이러스가 세포를 감염시키면, T세포가 바이러스 재생성양을 제한한다”라고 설명했다. 코로나19와 같은 바이러스가 재생성된다면, 자체적으로 외부 세포막에 바이러스 일부분을 유지하여 숙주에 감염 사실을 알리는 역할을 한다. 백신 접종이나 기존 감염으로 기이한 부분을 알아차리도록 준비한 뒤 T세포가 반응을 보이기 시작하면서 감염된 세포를 죽이고 더 많은 항체 생성을 지시한다. 군더 박사는 “T세포는 질병 진행 과정을 막는다”라고 말했다.

오핏 교수는 세포 면역이 초기 감염을 막지 않지만, 코로나19 감염 후 내원이나 집중 치료실 입원, 코로나19 사망자 시신 안치 등과 같은 일을 막는 역할을 한다고 말한다. 오핏 교수는 “세포 면역이 긍정적인 영향을 미치는 두 번째 이유는 T세포가 종종 몇 년 혹은 몇 십년 동안 유지되거나 평생 유지될 수도 있다는 점이다”라고 설명했다.

세포 면역의 세 번째 장점도 바로 찾아볼 수 있다. 코로나19 감염 시 세포막을 막고 T세포를 모으는 일부 바이러스가 코로나바이러스의 내부 손상 보호 수준이 높다는 점이다. 바이러스 일부분은 종종 질병 감염 확률이 더 낮고, 면역 체계에서는 눈에 띄지 않는다. 보통 결과적으로 항체의 퇴치 대상이 되는 바이러스 외부를 감싸는 단백질은 질병 감염 확률이 훨씬 더 높은 탓에 감염된 항체의 면역 효과를 저하하게 된다.

세포 면역이 중요하다는 사실은 분명하다. 가장 심각한 코로나19 여파를 막는 역할을 하면서 체액성 면역처럼 빠른 속도로 줄어들지 않는다. 게다가 바이러스가 질병에 감염되도록 하기 어렵다. 그러나 코로나19 백신 실험과 승인 과정에서 다수 백신 개발사와 규제 당국은 세포 면역을 자세히 관찰하지 않고, 체액성 면역 반응 연구에 의존했다. 백신의 항체 반응 생성 능력이나 항체 수준 지속 기간 설명을 계속 들었던 것을 떠올려 보아라. 다행히도 백신 실험 및 승인 과정에서 의존한 여러 연구는 백신 접종 후 SARS-CoV-2를 빠른 속도로 무력화하는 항체가 빠른 속도로 증가한다는 사실을 입증했다.

T세포를 연구하지 않은 것이 연구 과정에서 주목하지 못한 것처럼 보일 수 있다. 코로나19 대규모 확산 속도가 빨라진 가운데 보건 당국은 백신이 2주 이내로 SARS-CoV-2를 퇴치하고, 항체가 SARS-CoV-2를 무력화하기 충분한가 재빨리 알아내고자 했다. 그러나 T세포 반응은 완벽해지기까지 몇 달이 걸린다. 게다가 T세포 연구실 실험은 항체 연구보다 더 복잡한 데다가 연구실마다 결과가 다른 탓에 대규모 비교가 더 어려워졌다.
 
게다가 보건당국은 항체 규모 무력화를 조사하고는 이를 다양하게 분류하였다. 항체 무력화로 코로나19 감염을 중단하지 못하더라도 일반적으로 항체 양이 많은 수준을 유지하면서 질병 감염 상태를 어느 정도 제한할 수는 있다. 따라서 백신 접종 후 항체가 급격히 증가한 사실은 코로나19 백신이 감염 예방에 도움이 될 수 있다는 사실을 제시한다. 이를 뒷받침할 근거를 제시한 여러 임상시험은 백신 접종 전과 비교했을 때 체액성 면역 반응이 가장 강력한 시점인 백신 접종 초기 몇 달간 백신 접종자의 입원율과 중증 질환 발생률이 현저히 낮다는 사실을 입증했다.

그러나 이제는 시간이 지나면서 항체가 사라지며, 코로나바이러스가 초기 형성된 항체를 돌파하고 질병에 감염되도록 할 수 있다는 사실을 알게 되었다. 하버드대학교 의과대학원 교수이자 보스턴 지역 소재 베스 이스라엘 데코니스 메디컬 센터(Beth Israel Deaconess Medical Center)의 백신 연구부서 국장인 댄 바로치(Dan Barouch)는 “단기 항체 반응에 집중한 것은 느린 대응 속도로 코로나19 감염 예방 기회를 놓친 것이다”라고 말했다. 인체에서 사라진 항체에 집중하는 일은 T세포가 제공하는 중증 질환 보호 강점과 지속성 측면에서 전혀 현명한 일이 아니다.

따라서 다수 전문가는 T세포를 더 자세히 이해하고자 주요 백신 간 T세포 반응을 비교하기 시작했다. 캘리포니아 라호야 면역연구소(La Jolla Institute for Immunology) 소속 과학자는 학술지 셀(Cell)에 화이자와 모더나의 mRNA 백신과 다른 메커니즘으로 면역력을 형성하는 다른 백신 두 종류가 백신 접종 시점부터 6개월간 핵심 T세포 수치를 비교적 꾸준하게 생성한다는 사실을 주장하는 연구 논문을 게재했다. 같은 기간에 화이자와 모더나 백신이 생성한 항체 수는 줄어든 것으로 확인되면서 코로나19 장기 면역력을 어렴풋이 이해할 수 있는 초기 자료를 제공했다.

이제 시작에 불과하다. 지금도 코로나19 감염 보호와 비슷한 T세포 반응의 장점을 알아내야 할 필요가 있다. T세포 반응이 상대적으로 낮은 수준이라도 코로나19 감염을 충분히 예방할 수 있는가? 일부 T세포가 다른 T세포보다 질병 예방 효과가 더 우수한가? 이 모든 질문의 답을 찾아내기 어려운 부분적인 이유는 면역 체계의 집단 중 하나를 발견하기 어렵기 때문이다. 바로치 교수는 “여러 가지 구성 요소가 함께 반응을 보일 때 면역 체계의 특정 요소가 질병 감염 보호를 담당한다고 입증하기 어렵다”라고 언급했다. 지금도 T세포가 항체보다 더 오래 유지된다는 사실을 알아냈으나 정확한 T세포 지속 기간 추산 결과는 없다.

전직 미국 생물의학 고급 연구개발청(US Biomedical Advanced Research and Development) 청장이자 코로나19 백신 개발사 중 한 곳인 노바백스 연구·개발 부사장이었던 면역학 전문가인 릭 브라이트(Rick Bright) 박사는 그동안 제대로 집중하지 않은 탓에 세포 면역을 이해하는 데 어려움이 있었다고 주장한다. 브라이트 박사는 “백신 개발의 중요한 영역인 세포 면역 이해 지원 및 연구 속도를 높일 자금 지원은 예전이나 지금이나 부족한 수준이다. 게다가 코로나19 관심도가 전반적으로 줄어들면서 연구 자금 지원도 줄어드는 추세이다”라고 말했다.

세포 면역에 관심을 보이는 곳은 많다. 바로치 교수 연구팀은 현재 백신의 세포 면역 수준을 측정하려 하며, 다른 연구팀은 T세포 반응 생성에 집중한 특수 백신 개발을 시도했다. 독일 튀빙겐대학교 연구팀은 T세포 면역력을 높이는 것으로 알려진 SARS-CoV-2 단백질로 제조한 백신 안전성을 실험 중이다. MIT 연구팀은 실험 쥐 연구 단계에서 코로나바이러스의 손상 보호 수준이 높은 부분을 대상으로 하는 T세포 생성 mRNA 백신의 효과 가능성을 입증했다.

그러나 일각에서는 여전히 의구심을 제기한다. 웨일 코넬 의과대학원 미생물학 및 면역학 교수인 존 무어(John Moore)는 “세포 면역이 중요하다는 사실을 부인하는 이는 없다”라고 말했다. 그러나 다수 연구원이 T세포는 질병 감염 예방 시 항체보다는 상대적으로 보조 역할을 하는 것으로 본다고 덧붙여 전했다.

무어 교수는 면역 체계가 시간이 지나면서 병원체에 더 정확히 대응할 항체를 형성할수록 항원친화성이 함께 상승하는 이른바 친화성 성숙(affinity maturation)을 언급했다. 뉴욕과 캘리포니아 연구팀 모두 SARS-CoV-2의 친화성 성숙을 입증했다. 따라서 이미 항체 생성 수준이 훌륭한 백신을 접종했다면, 백신을 접종할 때마다 이전보다 더 강력한 항체가 생성되면서 면역력을 충분히 형성할 수 있다. 그러므로 T세포를 걱정할 필요는 없다. 이 외에도 무어 교수는 복수의 연구 논문 게제 예고 글이 항체 무력화의 코로나19 중증 질환 보호 효과가 훌륭하다는 사실을 설명한 점을 추가로 언급했다. 이 모든 내용이 사실이라면, 가끔 주기적으로 부스터 백신을 접종하여 모든 인구의 안전을 유지할 수 있다.

반면, 오핏 교수는 적어도 T세포 반응이 사라지기 전까지 노인이나 면역력이 저하된 환자와 같이 질병 감염에 가장 취약한 인구 집단을 제외한 모든 인구가 부스터 백신을 접종하지 않아도 될 정도로 질병 예방 효과가 훌륭하다는 점을 확신한다. 오핏 교수는 “만약, 기억T세포 지속 기간이 1년으로 확인됐다면, 매년 부스터 백신을 접종해야 할 것이다. 만약, 기억T세포 지속 기간이 2년이나 3년, 4년이라면, 부스터 백신을 매년 접종할 필요는 없을 것이다”라고 주장했다. 그러나 T세포 수치가 시간이 지나면서 줄어든다는 징조는 아직 발견되지 않았다. 라호야 면역연구소의 연구 이외에도 국제 학술지인 사이언스 면역학(Science Immunology)에 게재된 연구 논문은 다양한 백신의 T세포 반응이 안정적인 수준을 유지하며, 부스터 백신 접종으로 강화되지 않는다는 연구 결과를 제시했다.

FDA는 T세포 연구를 떠나 코로나19 예방을 위해 매년 부스터 백신 접종을 제안했다. 부스터 백신이 매년 개선되면서 최신 변이바이러스 감염 예방을 다루고, 항체가 확산 중인 바이러스 형태를 떠나 코로나19 감염을 막을 항체를 형성하도록 확인할 수 있다고 판단했기 때문이다. 기본적으로 전 세계의 독감 백신 변경을 다루는 방식을 반영한 것이다.

브라이트 박사는 FDA의 권고가 잘못되었다고 본다. 바뀌지 않는 여러 유형의 바이러스 일부분을 다룬 백신 개발에 대신 집중하는 것이 적합하다고 생각한다. 브라이트 박사는 “인플루엔자 백신 개발의 한계를 따를 수 있다. 혹은 세포 면역과 체액성 면역이라는 완벽한 무기를 촉진할 백신을 개발할 수 있다”라고 설명했다. 이어서 독감 백신처럼 매년 백신 제조법을 바꾸고 항체에 계속 집중한다면, 인류는 평생 SARS-CoV-2 퇴치 방법을 쫓아야 한다고 주장했다. 지금 당장 인류가 택한 코로나19 대응 방식과 같다.

** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
No One Knows if You Need Another Covid Booster