백신은 항생제와 더불어 인류를 심각한 전염병으로부터 보호해주고 수명을 획기적으로 연장시켜준 혁신적인 발명품이다. 백신은 인간에게 특정한 바이러스나 세균에 대한 면역력을 갖도록 투여하는 의약품이다.
물론 사람뿐만 아니라 가축에게도 전염병 예방을 위한 백신이 사용되고 있다. 백신 접종 시에 바이러스나 세균 등의 특정 병원체를 그대로 사람에게 주사하면 진짜로 감염되어서 병에 걸리거나 죽을 수 있기 때문에 병원성이 없는 유사한 물질이 백신으로 사용된다.
세균이나 바이러스와 같은 병원체가 우리 몸에 들어오는 것은 자신의 유전자를 복제하여 개체수를 늘리기 위한 것이다. 병원체는 세포벽이나 단백질 껍질로 둘러싸여 있기 때문에 인체의 면역 체계는 병원체의 내부가 어떤지 들여다 볼 방법이 없다. 따라서 우리 면역 체계는 세균이나 바이러스의 바깥 껍데기에 붙어있는 단백질이 사람의 것이 아니면 적으로 인식하여 공격하는 것이다.
이러한 세균이나 바이러스 껍질에 있는 단백질을 항원이라고 하고, 항원이 우리 인체에 들어오면 적으로 인식하고 이에 대응하는 항체가 만들어져서 항원을 제거하는 것이 면역이다. 특정 병원체의 껍데기 조각이나 단백질을 백신으로 사용하면 유전자가 없기 때문에 감염력은 없지만 우리 면역 체계를 자극하여 항체를 만들어낸다.
백신을 맞은 이후에 같은 병원체에 노출되더라도 백신에 의해 만들어진 항체가 즉각적으로 대응하여 해당 바이러스나 세균이 인체에서 증식하기 전에 제거하므로 병에 걸리지 않는 것이다. 모든 바이러스와 세균의 껍데기는 자신만의 고유한 항원 단백질을 가지고 있고 이것에 대응하는 항체가 제각기 다르기 때문에 하나의 백신은 오직 한 종류의 병원체에 대해서만 면역력을 가질 수 있다. 따라서 우리는 새로운 전염병이 나타날 때마다 그것에 적합하도록 만들어진 백신을 맞아야 하는 것이다.
백신이 없던 시대에는 전염병에 예방이라는 개념은 없었고, 전염병이 돌면 개개인의 면역력에 따라 감염 여부가 결정되고 병에 걸리면 낙후된 의료 수준으로 인해 사망자가 많이 발생하였다. 백신의 개발은 인류에게 치명적인 바이러스나 세균에 대항하는 효과적인 무기를 제공하여 전염병 예방과 수명 연장이라는 놀라운 선물을 안겨 주었다.
인류 최초의 예방접종에는 천연두 바이러스에 대한 백신이 사용되었다. 조선시대에 어린아이들에게 가장 위험한 재앙으로 호환, 마마, 전쟁을 꼽는데, 호환은 호랑이에게 물려가는 것이고, 마마는 천연두(두창)를 뜻한다. 그만큼 천연두는 어린아이들의 목숨을 많이 앗아간 치명적인 전염병이었고, 설사 감염되었다가 낫는다고 하여도 얼굴에 수포가 생겨 곰보가 되는 불행을 가져왔다.
기원 전 이집트에서도 천연두가 발병했다는 증거가 있고, 20세기 들어서도 최소 3억명이 천연두로 목숨을 잃었다는 보고가 있다. 천연두가 워낙 위험한 질병이다 보니 15세기 중국에서는 천연두 환자의 상처 딱지나 고름을 가루로 만들어 코로 흡입하게 하여 천연두 바이러스에 대한 면역력을 가지도록 하였는데 이 과정에서 살아있는 바이러스가 들어가서 실제 천연두에 걸리는 위험한 일이 발생하기도 하였다.
18세기에 영국 의사인 제너는 자기 동네에서 소젖을 짜는 일을 하는 여성이 우두(소 천연두)에 걸리고 난 후에 사람을 전염시키는 천연두에는 걸리지 않는다는 것을 알게 되었다. 소를 감염시키는 우두 바이러스는 천연두 바이러스와 구조는 유사하지만 사람에게는 병원성이 매우 낮아 위험하지는 않았다. 이러한 우두 바이러스를 사람에게 접종하여 천연두 바이러스에 대한 면역력을 갖게 하는 종두법을 백신이 과학적으로 적용된 최초의 사례로 볼 수 있다. 우리나라에서도 조선 말에 지석영 선생이 종두법을 도입하여 수많은 사람들의 목숨을 살릴 수 있었다.
19세기 파스퇴르에 의해 광견병과 탄저병에 대한 백신이 개발되면서 본격적인 백신의 시대가 열렸다. 백신으로 실제 살아있는 바이러스나 세균을 사용하면 전염병에 걸리게 되기 때문에 △병원체를 열이나 화학 약품으로 처리하여 죽이되 껍데기에 있는 항원 단백질은 남아있는 사균 백신 △세균이나 바이러스가 살아는 있는데 인체에 해가 없을 정도로 약하게 만든 약독생균 백신 △질병을 일으키는 병원체의 독성은 없애고 항원 단백질은 갖는 톡소이드 백신이 일반적으로 사용되어 왔다. 또한 세균이나 바이러스를 적으로 인식하여 면역력을 갖게 하는 것이 결국 껍데기에 있는 항원 단백질이므로 이것만 따로 분리해서 백신으로 사용하기도 한다.
유전공학 기술이 발전하면서 세균이나 바이러스의 유전자로부터 대량으로 항원 단백질을 생산하여 백신으로 활용하고 있다. 코로나 바이러스(COVID-19) 백신 중에 mRNA 백신은 기존의 백신과는 다른 과학적 원리를 활용하여 만들어 지는데 코로나 백신과 진단에 대해서는 다음 글에서 다뤄보려 한다.
백신은 전염병의 확산을 막는 강력한 무기이다. 예방접종이 이루어 지면서 천연두는 인류가 최초로 완전히 박멸한 질병이 되었다. 1980년 5월에 WHO(세계보건기구)는 천연두 근절을 선언하였고, 이후 우리나라에서도 천연두 예방접종을 하지 않게 되었다. 천연두 외에도 홍역, 결핵, 수두 등의 전염병으로 인해 많은 사람들이 목숨을 잃었는데 백신이 개발되고 예방접종이 이루어 지면서 이제는 감염자를 찾아보기 어려울 정도가 되었다.
물론 결핵 예방접종을 했더라도 다시 결핵에 걸리는 경우가 있듯이 백신이 모든 사람에게서 해당 전염병을 100% 예방해 주는 것은 아니지만 천연두, 홍역, 소아마비와 같이 백신이 없던 시대에 치명적이었던 전염병들이 현대에서는 거의 발병하지 않는 데에서도 백신의 효과를 확인할 수 있다.
특히 면역력이 약한 어린아이들은 전염병에 취약하므로 우리나라에서도 소아국가예방접종을 실시하고 있다. 소아국가예방접종은 국가에서 필수적으로 권장하는 것으로 B형 간염, 결핵, 디프테리아, 파상풍, 백일해, 폴리오, 폐렴구균, 로타바이러스, 홍역, 풍진, 수두, A형 간염, 일본뇌염 예방접종 등이 여기에 들어간다
백신이 전염병 예방에 효과적이라고 아무리 얘기하여도 코로나의 사례를 예로 들며 백신을 맞아도 다시 걸리더라 또는 부작용이 심하다더라 하면서 걱정하는 사람들이 여전히 존재한다. 일반적으로 백신은 한번 맞으면 인체의 면역 세포가 그것을 적으로 기억하고 항체를 만들어 가지고 있기 때문에 한번 접종으로도 병을 예방할 수 있다.
하지만 어떤 경우에는 백신을 맞더라도 시간이 지나면서 해당 병원체에 대한 면역 세포의 기억이 희미해지고 항체의 양도 점점 줄어드는 경우가 있어 몇 차례 예방접종이 필요할 수도 있다. 또한 바이러스는 돌연변이를 계속 일으키기 때문에 껍질의 항원 단백질의 구조가 바뀌어 기존의 항체가 인식하지 못하게 되므로 바뀐 항원에 대한 백신을 다시 맞아야 한다. 그래서 독감 백신도 해마다 맞는 것이고 코로나 백신도 새로운 돌연변이가 나타날 때마다 맞는 것이다.
백신은 임상 시험을 거쳐 효능과 안전성을 검증하기 때문에 안전하다고 볼 수 있다. 물론 우리 몸에 원래 존재하는 물질이 아닌 것을 인체에 넣기 때문에 부작용을 일으킬 수 있지만 일반적으로 그 증상은 경미하고 지속 시간도 짧다. 사람의 체질과 상태에 따른 부작용을 고려하여 예방접종은 반드시 병원에서 하게 되어 있고, 일정 시간을 머무르게 하면서 지켜보게 하고 있다.
간혹 사람에 따라 백신 접종에 따른 부작용이 심하게 나타날 수도 있지만 백신을 맞았을 때의 이점이 부작용보다 훨씬 크기 때문에 백신 접종을 권하는 것이다. 하지만 면역 억제치료를 받고 있거나 백신에 사용되는 항원이나 첨가제에 대한 알레르기가 있는 사람은 백신을 맞고 싶어도 그러지 못하는 경우도 있다.
백신 접종은 전염병으로부터 자신을 보호할 뿐만 아니라 주변 사람들도 보호해 주는 중요한 수단이다. 집단 내에 면역을 가진 개체수가 많아질수록 전염의 고리가 끊어져서 백신을 맞지 못하는 사람들도 보호할 수 있다는 측면을 고려한다면 많은 사람들이 백신 접종에 적극적으로 참여하는 것이 바람직할 것이다. 또한 백신에 대한 우려를 하지 않아도 되게 백신의 유통과 보관 과정이 철저히 관리되어야 하고, 부작용 발생 시에 그 원인을 파악하여 적절한 대책과 보상 방안이 마련되어야 한다. <다음편으로 이어집니다.>
☞ 김동청 교수는?
= 연세대 생화학과를 졸업했다. 연세대 대학원 생화학과 이학석사 및 서울대 대학원 농화학과 농학박사 학위를 취득했다. 대상㈜ 중앙연구소 선임연구원, 순천제일대 조교수, 영국 캠브리지대 방문연구원, 성균관대 기초과학연구소 연구교수를 거쳐 현재 청운대 인천캠퍼스 화학생명공학과 교수로 재직중이다. 식품기술사 자격도 갖고 있다.
