백신의 種類종류와 原理원리

◁ 抗原항원 抗體항체 反應반응과 血液型혈액형 ｜ 12saenggwa-0301 ▷

■ 12生생科과02-07: 백신의 種類종류와 作用작용 原理원리를 調査조사하고 疾病질병의 豫防예방 側面측면에서 백신의 必要性필요성을 認識인식하여 協力的협력적으로 疏通소통할 수 있다.

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백신의 歷史역사

人痘法인두법

한 番번 天然痘천연두를 앓고 살아남은 사람은 다시 걸리지 않는다는 事實사실은 오래전부터 알려져 있었습니다. 이를 利用이용해 天然痘천연두 患者환자의 고름이나 딱지를 健康건강한 사람에게 일부러 接種접종해 가볍게 앓게 하는 方法방법이 中國중국, 인도, 오스만 帝國제국 等등에서 行행해졌는데, 이를 人痘法인두법이라 합니다. 18世紀세기 初초 오스만 帝國제국 駐在주재 英國영국 大使대사의 夫人부인 메리 워틀리 몬터규가 이 方法방법을 英國영국에 紹介소개했습니다. 그러나 人痘法인두법은 진짜 天然痘천연두 病原體병원체를 쓰므로, 接種접종받은 사람이 심하게 앓거나 죽기도 하고 다른 사람에게 病병을 옮기기도 했습니다.

제너와 牛痘法우두법

英國영국의 醫師의사 제너는 소의 天然痘천연두인 牛痘우두에 걸렸던 젖 짜는 女性여성들이 天然痘천연두에 잘 걸리지 않는다는 이야기에 注目주목했습니다. 1796秊년 그는 牛痘우두에 걸린 女性여성의 고름을 한 소년에게 接種접종하고, 몇 週주 뒤 天然痘천연두 고름을 接種접종해도 소년이 天然痘천연두에 걸리지 않음을 確認확인했습니다. 牛痘우두는 사람에게 가볍게 지나가면서도 天然痘천연두에 對대한 免疫면역을 만들어 주었습니다. 백신(vaccine)이라는 말은 소를 뜻하는 라틴어 'vacca'에서 나왔습니다.

우리나라에서는 1879秊년 池錫永지석영이 釜山부산의 日本人일본인 病院병원에서 牛痘法우두법을 배워 처음으로 接種접종을 實施실시했고, 이후 「牛痘新說우두신설」을 펴내며 牛痘法우두법 普及보급에 힘썼습니다.

파스퇴르와 弱毒化약독화

19世紀세기 後半후반 프랑스의 파스퇴르는 病原體병원체를 弱약하게 만들어 백신으로 쓸 수 있음을 보였습니다. 그는 오래 培養배양해 毒性독성이 弱약해진 닭 콜레라균을 닭에게 接種접종하면 닭이 病병에 걸리지 않고 免疫면역이 생긴다는 것을 發見발견했고, 이 方法방법을 炭疽病탄저병과 狂犬病광견병 백신으로 發展발전시켰습니다. 1885秊년 狂犬病광견병에 걸린 개에게 물린 少年소년에게 백신을 接種접종해 살린 일은 큰 話題화제가 되었습니다. 파스퇴르는 제너의 業績업적을 기려 이런 豫防예방 接種접종 物質물질을 모두 '백신'이라 부르자고 提案제안했습니다.

天然痘천연두의 根絶근절

世界保健機構세계보건기구(WHO)는 1967秊년부터 天然痘천연두 根絶근절 事業사업을 벌였습니다. 患者환자가 發生발생하면 그 周圍주위 사람들에게 集中的집중적으로 백신을 接種접종해 傳播전파의 고리를 끊는 方式방식이었습니다. 1977秊년 소말리아에서 마지막 自然자연 感染감염 患者환자가 나왔고, 1980秊년 WHO는 天然痘천연두가 地球上지구상에서 사라졌다고 宣言선언했습니다. 수千천 秊년 동안 人類인류를 괴롭히며 20世紀세기에만 수億억 名명의 목숨을 앗아 간 것으로 推定추정되는 病병을 사람의 힘으로 없앤 것입니다. 天然痘천연두는 사람만 感染감염시키고 症狀증상이 뚜렷해 患者환자를 찾기 쉬웠으며, 效果효과가 좋은 백신이 있었기 때문에 根絶근절이 可能가능했습니다.

백신의 作用작용 原理원리

免疫면역 記憶기억의 利用이용

백신은 病原體병원체 全體전체나 그 一部일부를 病병을 일으키지 않는 形態형태로 몸에 넣어, 實際실제 感染감염 없이 後天的후천적 免疫면역을 만들어 내는 物質물질입니다. 백신을 接種접종하면 몸은 백신 속 抗原항원에 對대해 1次차 免疫면역 反應반응을 일으키고, 그 抗原항원을 알아보는 記憶기억 細胞세포를 만듭니다. 그 뒤 實際실제 病原體병원체가 들어오면 記憶기억 細胞세포가 빠르게 反應반응하는 2次차 免疫면역 反應반응이 일어나, 病병이 發病발병하기 前전에 病原體병원체를 除去제거하거나 症狀증상을 가볍게 합니다. 1次차·2次차 免疫면역 反應반응과 記憶기억 細胞세포의 原理원리는 「病原體와 免疫」에서 다루었습니다.

백신에 따라서는 한 番번 接種접종으로 充分충분한 記憶기억 細胞세포가 만들어지지 않거나 時間시간이 지나면서 免疫면역이 弱약해지므로, 여러 番번 接種접종하거나 一定일정 期間기간 뒤에 追加추가 接種접종을 합니다. 이를 追加추가 接種접종이라 하며, 追加추가 接種접종을 하면 2次차 免疫면역 反應반응이 일어나 抗體항체의 量양과 記憶기억 細胞세포가 다시 늘어납니다.

免疫면역 補助劑보조제

病原體병원체의 一部일부만 쓰는 백신은 그것만으로는 免疫면역 反應반응이 弱약하게 일어나는 境遇경우가 많습니다. 그래서 免疫면역 反應반응을 强강하게 하는 物質물질을 함께 넣는데, 이를 免疫면역 補助劑보조제라 합니다. 알루미늄 鹽염이 오랫동안 쓰여 왔으며, 先天的선천적 免疫면역을 刺戟자극해 後天的후천적 免疫면역 反應반응이 잘 일어나게 돕습니다. 「病原體와 免疫」에서 본 것처럼 後天的후천적 免疫면역은 先天的선천적 免疫면역이 病原體병원체를 알아보고 抗原항원을 提示제시해야 始作시작되기 때문입니다.

백신의 種類종류

백신은 抗原항원을 어떤 形態형태로 넣느냐에 따라 여러 種類종류로 나뉩니다.

弱毒化약독화 生생백신과 不活性化불활성화 백신

弱毒化약독화 生생백신은 病原體병원체를 오랫동안 培養배양하는 等등의 方法방법으로 毒性독성을 크게 낮추되 살아 있는 狀態상태로 남긴 것입니다. 몸 안에서 조금씩 增殖증식하므로 實際실제 感染감염과 비슷하게 體液性체액성 免疫면역과 細胞性세포성 免疫면역이 모두 强강하게 생기고, 한두 番번의 接種접종으로 平生평생 가까이 가는 免疫면역을 얻기도 합니다. 그러나 살아 있는 病原體병원체이므로 免疫면역 缺乏결핍이 있는 사람이나 姙婦임부에게는 接種접종하지 않습니다.

不活性化불활성화 백신은 病原體병원체를 完全완전히 죽여 增殖증식하지 못하게 한 것입니다. 病병을 일으킬 危險위험은 없지만 몸 안에서 增殖증식하지 않으므로 免疫면역 反應반응이 弱약해, 여러 番번 接種접종하고 追加추가 接種접종을 해야 합니다. 小兒痲痹소아마비 백신은 두 方式방식의 比較비교를 잘 보여 줍니다. 1955秊년 美國미국의 솔크가 不活性化불활성화 백신을, 이어 세이빈이 먹는 弱毒化약독화 生생백신을 開發개발했는데, 먹는 生생백신은 값이 싸고 投與투여가 쉬워 世界的세계적인 小兒痲痹소아마비 退治퇴치에 크게 寄與기여했지만 아주 드물게 弱毒化약독화된 바이러스가 다시 毒性독성을 回復회복해 痲痹마비를 일으키는 問題문제가 있어, 小兒痲痹소아마비가 거의 사라진 나라들은 不活性化불활성화 백신으로 바꾸었습니다.

再組合재조합 蛋白質단백질 백신

病原體병원체 全體전체가 아니라 免疫면역 反應반응을 일으키는 特定특정 蛋白質단백질만 넣는 백신도 있습니다. B型형 肝炎간염 백신은 바이러스 表面표면 蛋白質단백질의 遺傳子유전자를 酵母효모에 넣어 大量대량으로 生産생산하는데, 1980秊代년대 遺傳子유전자 再組合재조합 技術기술로 만들어진 最初최초의 백신입니다. 子宮頸部癌자궁경부암의 原因원인이 되는 사람 乳頭腫유두종 바이러스(HPV) 백신은 바이러스 껍질 蛋白質단백질이 스스로 모여 바이러스와 똑같은 模樣모양의 빈 粒子입자를 이루게 한 것으로, 遺傳유전 物質물질이 없어 感染감염 能力능력은 없지만 免疫면역 體系체계는 이를 진짜 바이러스처럼 알아봅니다. 癌암의 原因원인이 되는 病原體병원체를 막아 癌암을 豫防예방한다는 點점에서, 이 백신은 癌암 豫防예방 백신이라고도 불립니다.

톡소이드

破傷風파상풍이나 디프테리아는 細菌세균 自體자체보다 細菌세균이 내는 毒素독소가 病병을 일으킵니다. 破傷風菌파상풍균은 傷處상처 깊은 곳에서 늘어나며 神經신경에 作用작용해 筋肉근육을 굳고 경련하게 하는 毒素독소를 내고, 디프테리아菌균은 목에서 자라며 心臟심장과 神經신경을 해치는 毒素독소를 냅니다. 이런 疾病질병은 細菌세균보다 毒素독소를 막는 것이 核心핵심이므로, 毒素독소를 抗原항원으로 쓰는 백신을 만듭니다. 毒素독소를 포름알데하이드로 處理처리하면 毒性독성은 사라지지만 分子분자의 겉模樣모양은 거의 그대로 남습니다. 이를 톡소이드라 하며, 톡소이드를 接種접종해 생긴 抗體항체는 진짜 毒素독소의 같은 部分부분에 結合결합해 毒素독소가 細胞세포에 붙지 못하게 中和중화합니다.

毒素독소에 對대한 抗體항체로 病병을 막는다는 생각은 1890秊년 獨逸독일의 베링과 日本일본의 기타사토가 처음 보였습니다. 이들은 毒素독소를 조금씩 注射주사한 動物동물의 血淸혈청에 毒素독소를 中和중화하는 物質물질, 곧 抗毒素항독소가 생긴다는 것을 밝혔고, 베링은 이 血淸혈청으로 디프테리아 患者환자를 治療치료하는 데 나섰으며, 베링은 이 業績업적으로 1901秊년 第제1回회 노벨 生理醫學賞생리의학상을 받았습니다. 다만 血淸혈청 療法요법은 다른 動物동물이 만든 抗體항체를 빌려 쓰는 것이어서 效果효과가 곧 사라집니다. 그 뒤 1920秊代년대 프랑스의 라몽이 포름알데하이드로 毒素독소를 無毒무독하게 만드는 方法방법을 찾아내면서, 사람이 스스로 抗體항체와 記憶기억 細胞세포를 만들게 하는 톡소이드 백신이 普及보급되었습니다. 톡소이드로 생긴 免疫면역은 時間시간이 지나면 弱약해지므로, 어릴 때의 基礎기초 接種접종 뒤에도 어른이 되어 大略대략 10秊년마다 破傷風파상풍·디프테리아 追加추가 接種접종을 하도록 勸告권고합니다.

結合결합 백신

肺炎球菌폐렴구균이나 b型형 헤모필루스 인플루엔자 같은 細菌세균은 表面표면이 多糖類다당류로 된 膜막으로 싸여 있습니다. 多糖類다당류는 補助보조 T 림프구가 알아보지 못해 2歲세 未滿미만의 어린 아기에게서는 免疫면역 反應반응이 잘 일어나지 않고 記憶기억 細胞세포도 잘 생기지 않습니다. 그래서 多糖類다당류를 運搬운반 蛋白質단백질에 結合결합시킨 結合결합 백신을 만들었습니다. 蛋白質단백질 部分부분이 補助보조 T 림프구를 活性化활성화해 B 림프구가 多糖類다당류에 對대한 抗體항체와 記憶기억 細胞세포를 만들도록 돕는 것입니다. 이 백신이 普及보급된 뒤 어린 아기의 細菌性세균성 腦膜炎뇌막염이 크게 줄었습니다.

mRNA 백신

mRNA 백신은 抗原항원 蛋白質단백질 自體자체 대신 그 蛋白質단백질을 만드는 遺傳유전 情報정보를 넣습니다. 脂質지질로 된 작은 粒子입자에 싸인 mRNA가 細胞세포 안으로 들어가면, 細胞세포는 그 情報정보에 따라 바이러스의 表面표면 蛋白質단백질을 만들고, 免疫면역 體系체계가 이 蛋白質단백질을 抗原항원으로 알아봅니다. mRNA는 細胞세포의 核핵 안으로 들어가지 않으며 며칠 안에 分解분해되어 사라집니다.

mRNA를 몸에 넣으면 그 自體자체가 炎症염증 反應반응을 强강하게 일으키고 빨리 分解분해되는 問題문제가 있었습니다. 헝가리 出身출신의 커리코와 美國미국의 와이스먼은 mRNA를 이루는 鹽基염기 하나를 若干약간 變形변형한 것으로 바꾸면 炎症염증 反應반응이 크게 준다는 것을 2005秊년에, 蛋白質단백질도 더 많이 만들어진다는 것을 2008秊년에 發表발표했습니다. 이 硏究연구는 2020秊년 코로나바이러스 感染症감염증-19가 大流行대유행하자 1秊년이 채 안 되어 mRNA 백신을 開發개발하는 바탕이 되었고, 두 사람은 2023秊년 노벨 生理醫學賞생리의학상을 받았습니다. mRNA 백신은 病原體병원체의 遺傳子유전자 配列배열만 알면 빠르게 設計설계할 수 있어, 새로운 感染病감염병에 對應대응하는 技術기술로 注目주목받고 있습니다.

바이러스 벡터 백신

바이러스 벡터 백신은 사람에게 病병을 일으키지 않는 다른 바이러스를 運搬體운반체, 곧 벡터로 써서 抗原항원 蛋白質단백질의 遺傳子유전자를 細胞세포 안으로 들여보냅니다. 코로나바이러스 感染症감염증-19 백신 가운데 아스트라제네카 백신은 침팬지의 아데노바이러스를, 얀센 백신은 사람 아데노바이러스 26型형을 벡터로 썼습니다. 이 아데노바이러스들은 스스로 增殖증식하는 데 必要필요한 遺傳子유전자를 없앤 것이어서, 細胞세포에 들어가 실어 온 遺傳子유전자로 코로나바이러스의 表面표면 蛋白質단백질을 만들게 할 뿐 새 바이러스를 만들지 못합니다. 細胞세포 안에서 抗原항원이 만들어지므로 mRNA 백신처럼 抗體항체뿐 아니라 細胞性세포성 免疫면역도 잘 일어납니다. 2019秊년 承認승인된 에볼라 백신은 가축의 水疱性수포성 口內炎구내염 바이러스에 에볼라 바이러스의 表面표면 蛋白質단백질 遺傳子유전자를 넣은 것으로, 이쪽은 몸 안에서 弱약하게 增殖증식하는 生생백신에 가깝습니다.

바이러스 벡터 백신의 弱點약점은 免疫면역 體系체계가 抗原항원뿐 아니라 벡터 바이러스 自體자체도 異物이물로 알아본다는 點점입니다. 이미 그 벡터에 對대한 抗體항체가 있으면 백신이 細胞세포에 닿기 前전에 中和중화되어 效果효과가 떨어지고, 같은 벡터로 여러 番번 接種접종할수록 이 問題문제가 커집니다. 사람 아데노바이러스 가운데 흔한 型형은 이미 많은 사람이 감기 等등으로 앓아 抗體항체를 가지고 있으므로, 사람이 거의 걸리지 않는 침팬지 아데노바이러스나 比較的비교적 드문 26型형을 벡터로 고른 것도 이 때문입니다.

集團집단 免疫면역

백신의 社會的사회적 效果효과

백신은 接種접종받은 사람을 지킬 뿐 아니라 社會사회 全體전체를 지킵니다. 한 集團집단에서 免疫면역을 가진 사람의 比率비율이 充分충분히 높으면, 感染者감염자가 생겨도 病原體병원체가 免疫면역이 없는 사람에게 옮겨 갈 機會기회가 적어 傳播전파가 이어지지 못합니다. 이를 集團집단 免疫면역이라 합니다. 集團집단 免疫면역은 너무 어려서 백신을 맞을 수 없는 아기, 免疫면역 缺乏결핍이나 癌암 治療치료로 백신을 맞을 수 없는 사람, 백신을 맞아도 免疫면역이 잘 생기지 않는 사람을 함께 지켜 줍니다.

集團집단 免疫면역에 必要필요한 接種率접종률은 病原體병원체의 傳播力전파력에 달려 있습니다. 免疫면역이 없는 集團집단에서 感染者감염자 한 名명이 平均평균 몇 名명을 感染감염시키는지를 나타내는 값을 基礎기초 感染감염 再生産數재생산수($R_0$)라 하면, 集團집단 免疫면역에 必要필요한 免疫者면역자의 比率비율은 大略대략 다음과 같습니다.

$R_0$가 2인 病原體병원체는 人口인구의 절반 以上이상이, $R_0$가 12~18 程度정도로 매우 높은 紅疫홍역은 約약 95% 以上이상이 免疫면역을 가져야 傳播전파를 막을 수 있습니다. 紅疫홍역은 接種率접종률이 조금만 떨어져도 다시 流行유행하기 쉬운 理由이유입니다.

백신을 둘러싼 誤解오해

백신도 藥品약품이므로 接種접종 部位부위의 痛症통증이나 發熱발열 같은 異常이상 反應반응이 생길 수 있고, 매우 드물게 심한 異常이상 反應반응이 생기기도 합니다. 그래서 백신은 開發개발 段階단계에서 여러 段階단계의 臨床임상 試驗시험을 거쳐 安全性안전성과 效果효과를 確認확인하고, 接種접종 뒤에도 異常이상 反應반응을 監視감시합니다. 우리나라는 豫防예방 接種접종으로 생긴 被害피해를 國家국가가 補償보상하는 制度제도를 두고 있습니다.

그러나 根據근거 없는 不安불안이 백신 接種접종을 가로막기도 합니다. 1998秊년 英國영국의 醫師의사 웨이크필드는 MMR 백신이 自閉症자폐증과 關聯관련이 있다는 論文논문을 發表발표했는데, 이후 大規模대규모 硏究연구들에서 아무 關聯관련이 없음이 거듭 確認확인되었고 論文논문은 資料자료 造作조작 問題문제로 2010秊년 撤回철회되었으며 그는 醫師의사 免許면허를 잃었습니다. 그러나 이 論文논문이 퍼뜨린 不安불안으로 여러 나라에서 MMR 接種率접종률이 떨어져 紅疫홍역이 다시 流行유행했습니다. WHO는 2019秊년 백신 接種접종을 망설이거나 拒否거부하는 現象현상을 世界세계 保健보건의 主要주요 威脅위협 가운데 하나로 꼽았습니다.

백신을 맞지 않는 選擇선택은 自身자신만의 問題문제로 끝나지 않습니다. 接種率접종률이 떨어지면 集團집단 免疫면역이 무너지고, 스스로 백신을 맞을 수 없는 이웃이 가장 먼저 危險위험해집니다. 백신을 둘러싼 對話대화에서는 不安불안을 無視무시하거나 嘲弄조롱하기보다, 그 不安불안이 어디서 왔는지 듣고 科學的과학적 根據근거와 異常이상 反應반응의 實際실제 危險위험을 正確정확하게 共有공유하는 態度태도가 必要필요합니다. 백신의 效果효과가 클수록 그 病병을 直接직접 본 사람이 줄어 백신의 必要性필요성을 느끼지 못하게 된다는 逆說역설도 있습니다.

백신과 公共性공공성

우리나라는 國家국가 豫防예방 接種접종 事業사업을 통해 어린이 必須필수 豫防예방 接種접종과 高齡層고령층의 인플루엔자 接種접종 等등을 無料무료로 提供제공합니다. 백신을 公共공공의 費用비용으로 提供제공하는 것은, 集團집단 免疫면역이 한 사람의 選擇선택이 아니라 社會사회 全體전체가 함께 만드는 公共財공공재의 性格성격을 가지기 때문입니다.

世界的세계적으로는 백신에 接近접근할 機會기회가 고르지 않습니다. 코로나바이러스 感染症감염증-19 大流行대유행 初期초기, 富裕부유한 나라들이 백신을 먼저 確保확보하는 동안 가난한 나라들은 오랫동안 백신을 받지 못했습니다. 백신을 公平공평하게 나누기 위한 國際的국제적 協力협력 體系체계가 만들어졌지만 隔差격차를 充分충분히 메우지는 못했습니다. 病原體병원체는 國境국경을 가리지 않으므로, 어느 한 곳에 免疫면역의 空白공백이 남으면 그곳에서 새로운 變異변이가 나타나 世界세계로 다시 퍼질 수 있습니다. 백신의 公平공평한 分配분배는 倫理윤리의 問題문제이면서 同時동시에 모두의 安全안전과 直結직결된 問題문제입니다.

整理정리

백신은 몸이 이미 가진 記憶기억의 能力능력을 빌려, 病병을 앓지 않고도 病병에 對備대비하게 하는 方法방법입니다. 그리고 그 效果효과는 한 사람의 몸을 넘어 이웃과 社會사회, 世界세계로 이어집니다. 백신이 人類인류가 만든 가장 成功的성공적인 醫學의학 技術기술로 꼽히는 것은, 天然痘천연두처럼 病병 하나를 地球上지구상에서 없앨 수 있을 만큼 많은 사람이 함께 參與참여했기 때문입니다.