◎백신, 활동 영역을 넓혀가고 있다

LG경제연구원 '백신, 활동 영역을 넓혀가고 있다'

 백신기술의 발전에 따라 백신을 통해 예방할 수 있는 질병의 수가 증가하고, 영유아뿐 아니라 청소년과 어른을 위한 백신이 개발되고 있다. 심지어 질병을 치료하는 백신도 소개되고 있다. 개인의 관심과 정부의 지원, 그리고 기업의 참여를 통해 백신이 활동 무대를 점점 넓혀 갈수록, 질병으로 고통 받는 사람들은 점점 줄어들 것이다. 
  
홍역, 백일해, 소아마비 등 과거에 수많은 목숨을 앗아 가거나 평생 장애를 갖고 살게 했던 많은 질병들이 백신 덕에 예방되고 있다. 과거부터 존재했던 다수의 감염병들에 대한 백신이 개발된 만큼, 백신은 더 이상 확장될 영역이 없는 정체된 분야로 생각되곤 했다. 그러나 2000년대 들어 새롭거나 변이된 감염병들이 창궐하고, 기존에는 예방할 수 없었던 자궁경부암 등에 대한 새로운 백신들이 소개되면서 백신에 대한 대중들의 관심은 다시 높아지고 있다. 

2009년 3월 멕시코에서 시작된 신종플루(인플루엔자 A H1N1)를 예로 들어 보자. 글로벌화 시대를 맞아 국가간 교류가 증가하고 산업화, 도시화로 인구가 밀집됨에 따라 신종 감염병은 과거에 비해 매우 빠른 속도로 전파되고 있다. 신종플루의 경우 북미 대륙에서 유럽, 아시아로 1개월 만에 확산되었고, 단 6개월 만에 전세계에 전파되었다. 이에 따라 2010년 4월까지 1년여의 기간 동안 전세계적으로 약 18,000명, 국내에서는 250여 명이 사망하였다. 타미플루 등의 치료제가 있긴 했지만, 각국의 노력으로 수개월 만에 백신을 개발해 내지 못했으면 더 많은 사람들이 신종플루에 감염되거나 목숨을 잃었을 것이다. 

백신, 강력하고 비용효과적 

우리 몸에 바이러스나 박테리아 같은 병원체 또는 독소가 들어오면 인체의 면역 시스템은 이를 항원으로 인식하고 항체를 만들어 싸우게 한다. 백신은 이러한 면역 시스템의 특성을 이용하여 특정 질병에 대한 면역력을 강화시킬 목적으로 투여하는 제제이다. 백신 안에 있는 병원체는 병을 일으킬 만큼 강하지 않지만, 면역반응을 일으키기에는 충분하며, 차후에 이 병원체가 실제로 몸 안에 들어왔을 때 더 쉽게 이겨낼 수 있게 한다. 

백신의 시초는 1796년에 에드워드 제너에 의해 시도된 종두법으로 볼 수 있다. 당시 천연두는 치사율이 30%에 이르고, 치유되더라도 평생 흉터를 남기는 매우 무서운 질병이었다. 제너는 우유 짜는 사람들이 우두에 감염되면 나중에 천연두에 잘 걸리지 않는다는 말을 듣고, 우두를 통해 천연두를 예방하는 종두법을 개발하였다. 즉, 우두에 걸린 사람의 고름을 채취하여 소년에게 접종하고 6주 뒤 다시 천연두를 주입한 결과, 소년은 천연두에 걸리지 않았다. 제너는 천연두보다 위험성이 훨씬 낮은 우두를 이용한 예방접종을 개발해 냄으로써, 백신의 역사를 시작하게 되었다. 

백신을 이용한 예방접종은 의료적인 처치 중 가장 강력하고 비용효과적인 방법 중 하나로 평가되고 있다. 백신은 매년 전세계적으로 수백만 명의 목숨을 구하며, 특히 DTP(디프테리아/파상풍/백일해) 백신과 홍역 백신만으로도 매년 250만 병의 목숨을 구하고 있다. 따라서 대부분의 국가들은 정부 주도의 예방접종 프로그램을 운영하고 있다(<그림 1> 참조). 

그러나 매년 9백만 명의 5세 이하 어린이들이 사망하고 있고 그 중 90% 이상은 개발도상국의 어린이들이다. 영양결핍과 함께 어린이 사망의 주요 원인 중 하나인 감염병을 예방하기 위해, 개발도상국의 어린이들을 위한 예방접종 지원 프로그램이 범국가적으로 진행되고 있다. 세계보건기구(WHO)와 유엔아동기금(UNICEF)은 “세계 예방접종 비전과 전략(GIVS, Global Immunization Vision and Strategy)”을 제정하고 세계백신면역연합(GAVI alliance) 등의 경제적 지원을 받아 예방접종률 향상 및 새로운 백신 개발 등을 위해 매진하고 있다. 세계백신면역연합은 각국 정부, WHO와 UNICEF 등의 국제단체, 빌 앤 멜린다 게이츠 재단, 백신 제조회사 등으로 이루어져 있는데, 인당 국민총소득이 1,000달러 이하인 나라들의 의료시스템과 예방접종 개선을 돕고 있다. 

이러한 각계의 노력에도 불구하고 전 세계적으로 2,300만 명의 어린이(전체 출생 수의 20%에 가까움)가 생후 1년 동안 맞아야 하는 DTP 접종을 맞지 못하고 있다(2009년 기준). WHO의 GIVS는 디프테리아, 백일해, 파상풍 등 14개 질병에 대한 백신 접종을 목표로 하는데, 이들 백신에 대한 모든 국가의 예방접종률을 전세계 평균인 90%까지 높일 수 있으면, 매년 사망하는 5세 이하 어린이 2백만 명을 추가로 살릴 수 있다고 한다. 

이러한 백신은 인류의 건강에 얼마나 영향을 미쳤을까. 천연두의 경우 1977년 10월 이후로 전 세계에서 단 한 건도 발생하지 않았고, WHO는 1980년에 천연두가 퇴치되었다고 선포했다. 홍역의 경우 전세계적으로 홍역으로 죽는 어린이의 숫자는 2000년에 75만 명에서 2007년 19만 7천 명으로 74% 감소하였다(<그림 2> 참조). 백일해 및 소아마비 등의 질병도 백신 접종률이 증가함에 따라 크게 감소하였다(<그림 3, 4> 참조). 사망률 감소에 더하여 추가적인 경제적 효과도 발생한다. 천연두를 예로 들면, 1977년까지 10년 동안 전세계 천연두 퇴치운동에 들어간 비용은 총 1억 달러인데, 이후 천연두의 예방과 치료 비용 절감액은 매년 13억 달러에 이른다고 한다. 

아직 우리나라의 백신 접종률은 충분히 높지는 않은 상황이다. WHO에서 발표한 자료에 따르면 1세 이하 어린이에 대한 BCG, 홍역 등의 예방접종률은 90%를 상회하여 전세계 평균보다 높다. 그러나 19~35개월 영유아를 대상으로 한 보건복지부 자료에 따르면 필수예방접종 기초접종 완전접종률은 59.5%에 불과하다고 한다. 특정 감염병을 완전 퇴치하기 위해서는 백신 접종률이 95% 이상이 되어야 하는 만큼, 정부에서는 2020년까지 접종률을 95%로 향상시키는 것을 목표로 하고 있다. 

확대되고 있는 백신의 활동무대 

수많은 어린이들의 생명을 구하고 있는 백신은 그 활동무대를 점점 넓혀가고 있다. 새로운 백신이 개발되면서 예방 가능한 질병군이 확장되고, 어린이뿐 아니라 성인의 질병도 예방해 주며, 치료제의 역할을 담당하기도 한다. 투여방법, 안정성, 생산기술 등이 더욱 발전할수록 백신이 제공할 수 있는 가능성은 더욱 커질 것이다. 

1. 예방 가능 질병군의 확장 

2000년대에 새롭게 개발된 백신으로는 폐렴구균성 질환(폐렴, 뇌수막염, 골수염 등), 수막구균성 뇌수막염, 로타바이러스성 설사병, 조류인플루엔자, HPV(인유두종 바이러스) 백신 등을 들 수 있다. 폐렴구균과 수막구균 백신의 경우 1970년대에 백신이 개발되었지만 면역반응이 약해 2세 이하 영유아에게는 효과가 없었다. 그러던 중 접합백신 개발 기술이 발전하면서 면역반응이 강화된 백신의 개발에 성공하였다. 폐렴구균 백신은 최근까지 7가지 균을 예방할 수 있는 백신이 사용되다가, 작년에 13가지 균을 예방할 수 있는 개선형이 출시되었다. 그러나 이 개선형도 90여 가지에 달하는 폐렴구균 균종 중 13가지만 예방하는 것으로, 더욱 많은 균종을 예방할 수 있는 백신의 개발이 필요한 상황이다. 

로타바이러스 백신의 경우 최초로 개발된 백신은 부작용 때문에 1999년에 철수되었고, 2006년에 새로운 백신이 출시되었다. 폐렴구균과 로타바이러스는 매년 전세계 5세 이하 어린이 100만 명 이상을 죽음에 이르게 하는 무서운 존재이지만, 새로운 백신의 개발로 점차 이로 인한 사망을 예방할 수 있을 것이다. 

2009년 기준 전세계 예방백신 시장규모는 약 220억 달러이고, 이는 2014년에 350억 달러로 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 전술한 새로운 백신들이 현재 시장규모의 절반 이상을 차지하며, 앞으로의 성장률에도 큰 기여를 할 것으로 보인다. 

백신 기술이 빠르게 발전하고 있지만, 아직 AIDS, 말라리아, 뎅기열 백신 등은 개발이 되지 않았고, 이에 대한 전세계적 수요는 매우 높은 상황이다. 

2. 접종 연령의 확장 

지금까지 백신 접종의 주요 대상자는 유아와 어린이였지만, 점차 청소년과 어른을 타깃으로 하는 제품이 개발되고 있다. 대표적인 예가 HPV 백신이다. HPV는 자궁경부암, 생식기 사마귀 등을 일으키는 바이러스로, 나라에 따라 다르지만 주로 9~45세 여성과 9~26세 남성에 사용된다. 수막구균성 뇌수막염 백신은 11~18세 청소년에게 주로 사용된다. 그 외 A형 간염, 인플루엔자, 백일해, 폐렴구균 등의 백신도 성인 접종이 권장되고 있다. 특히 면역력이 약한 고령자, 만성질환자, 면역억제치료환자 등은 고위험군으로 분류된다. 

3. 백신 기능의 확장 

일반적으로 백신이라 하면 질병을 예방할 목적으로 건강한 사람에게 투여하는 것을 떠올리며, 현재 나와 있는 대부분의 백신은 예방용 백신이다. 그러나 치료용 백신의 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 

치료용 백신은 예방용 백신과 달리 질병을 약화시키거나 치료할 목적으로 환자에게 투여하는 백신이다. 가장 앞서 있는 것은 암 백신 분야이고, 그 외 감염병, 중추신경계 질환, 대사성 질환 등의 치료 분야에서 연구가 되고 있다. 

암 치료용 백신의 대표주자로는 2010년에 미국 식약청의 허가를 받은 전립선암 백신 프로벤지(Provenge)를 들 수 있다. 프로벤지는 암 환자의 혈액에서 백혈구를 채취해 전립선암세포의 항원성분과 같이 배양한 후 다시 환자에게 주입하는 치료용 백신으로, 임상시험 결과 대조군에 비해 4.1개월의 생명연장 효과를 보였다. 현재 니코틴 중독, 유방암, 폐암, AIDS, B/C형 간염, 알츠하이머병, 당뇨병 등 다양한 질병에 대한 치료용 백신이 활발히 연구되고 있다. 

치료용 백신의 장점은 특이성이 높다는 것이다. 예를 들어 C형 간염의 경우 일반적으로 항바이러스제인 리바비린과 인터페론을 치료제로 사용하는데, 이들 약은 C형 간염 바이러스에만 선택적으로 작용하는 약이 아니므로 부작용이 높게 나타나거나 반응률이 낮을 수 있다. 그러나 C형 간염 치료 백신이 개발되면, C형 간염 바이러스와 관련된 항원항체 반응에만 연관되므로 높은 특이성을 지닌 표적치료가 가능하게 될 것이다. 

또 다른 장점은 백신의 경우 효과가 오랫동안 지속된다는 것이다. 당뇨, AIDS와 같은 만성질환의 경우 평생 매일 약을 투약해야 한다. 그러나 치료용 백신이 개발되면, 장기적으로 유지되는 면역반응을 유도하게 되므로 약물 투여 빈도를 현저히 낮춰주고, 장기적으로 치료비용까지 낮아질 것으로 기대되고 있다.
치료용 백신은 아직 초기단계이지만, 각종 질병과 그에 따른 면역반응에 대해 더 깊이 연구되고, 효과성과 안전성을 높이기 위한 노력이 지속됨에 따라 점차 더 많은 질환에 사용될 수 있을 것으로 보인다. 치료용 백신 시장규모는 2010년 1억 3,700만 달러에서 2014년 31억 달러로 급속하게 성장할 것으로 예측된다. 

4. 투여방법과 안정성의 개선 

투여방법 또한 다양화되고 있다. 일반적인 근육주사 형태에 더하여 피내주사(1.5mm의 미세주사시스템으로 진피층에 주사), 코로 흡입하는 스프레이, 먹는 약, 피부에 붙이는 패취, 혀 밑에 넣는 알약 등 다양한 형태가 출시되었거나 개발 중이며, 이에 따라 사용 편의성이 점차 개선될 것으로 기대되고 있다. 

안정성이 높은 백신을 개발하는 것도 중요한 이슈이다. 대부분의 백신은 일정 온도 범위 안에서만 약효가 유지되므로 냉장보관을 해야 한다. 따라서 운송/보관 비용이 높을뿐 아니라 냉장 시스템이 갖춰져 있지 않은 지역에서는 사용하기가 어렵다. 따라서 상온에서 보관하여도 효과가 떨어지지 않는 백신을 개발하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 

5. 생산기술 및 항원전달기술의 발전 

백신이 더 다양한 질병에 더 효과적으로 사용되게 하는데 있어, 생산기술이나 항원전달기술 등의 혁신적 기술의 역할은 매우 크다. 약독화 백신이나 불활성화 백신 생산에 사용되는 바이러스를 배양하는 전통적인 방법은 유정란배양이다. 유정란배양은 무균시설에서 닭을 키우고 그 닭으로부터 무균유정란을 생산한 후 바이러스를 접종하여 배양하는 방식으로 진행되기 때문에, 백신생산에 걸리는 기간도 길고 갑자기 생산량을 증가시키기도 어렵다. 따라서 신종플루와 같은 감염병이 유행할 경우 빠르게 대응 백신을 만들어내기가 쉽지 않다. 또한 조류 인플루엔자가 유행할 경우 안정적으로 무균유정란을 생산하는 것이 어려울 수도 있다. 

이러한 문제점을 해결하기 위해 동물세포에서 바이러스를 배양하는 세포배양 방법이 대안으로 사용되고 있다. 세포배양은 생산규모 확장이 상대적으로 용이하고, 재조합백신 등 다양한 백신 생산에 이용할 수 있는 장점이 있다. 

아단위백신이나 접합백신 또한 비교적 최근에 개발되었는데, 병원체 자체를 백신으로 쓸 경우 질병을 일으켜 위험하거나 면역반응이 약한 문제점을 해결하여 기존에 불가능했던 백신들의 개발을 가능하게 했다.
현 재 개발이 진행 중인 새로운 종류의 백신으로는 DNA 백신을 꼽을 수 있다. DNA 백신은 병원체나 독소 등의 항원 자체를 투여하는 것이 아니라, 병원체의 DNA 중 항원과 관련된 DNA를 투여함으로써 면역반응을 일으킨다. 이 DNA는 사람의 세포 속으로 들어가 복제하며 항원을 생산하고 이 항원에 대한 면역반응을 일으키게 되는 것이다. 따라서 DNA 백신은 체외에서 인공적으로 항원을 대량생산하는 것이 불가능한 백신의 개발을 가능하게 하며, 여러 가지 병원균의 유전자를 섞어서 만들 수 있으므로 여러 병원균을 한 번에 막는 백신을 만들 수 있다. 또한 하나 혹은 몇 개의 유전자만을 사용하므로 순도, 안전성, 안정성 등에 있어서도 기존 백신보다 장점이 많을 것으로 예상된다. 현재 말라리아, AIDS, 인플루엔자 등에 대해 DNA 백신이 개발 중이다. 

비선진국 백신기업들의 기회 

전세계 백신 시장 매출의 80% 이상은 5개의 대형 글로벌 제약회사가 점유하고 있고, 나머지 부분은 40여 개의 회사들이 차지하고 있는데 이 중 상당수가 비선진국의 회사이다. 1990년대에는 백신 시장을 놓고 미국/서유럽 기반의 글로벌 제약회사간 경쟁이 심했고, 이들이 전통적 백신을 저렴한 가격에 공급하였다. 그러나 2000년대 들어 백신을 공급하는 글로벌 제약회사의 수가 M&A 등에 의해 줄어들었고, 남은 회사들도 고가의 신규 백신에 집중하게 되었다. 결과적으로 전통적인 백신을 미국/서유럽 이외의 지역에 공급하는 역할은 상당 부분 비선진국의 회사들이 담당하게 되었다. 

현재 범국가적으로 예방접종 지원사업을 진행하고 있는 UNICEF와 PAHO(WHO 산하기관)의 경우 전세계 백신 매출의 5~10% 정도를 구매하고 있다. 2000년에는 두 기관이 구매하는 백신 물량의 39%를 비선진국의 회사가 공급하였는데, 이 수치는 2007년에 60%로 크게 증가하였다. 전술한 바와 같이 WHO와 UNICEF는 “세계 예방접종 비전과 전략(GIVS)”에 따른 목표를 달성하기 위해 전통적인 백신의 예방접종률 증대뿐 아니라 폐렴구균 백신 등의 신규 백신 공급에도 노력을 기울이고 있다. 또한 각국 정부 및 세계백신면역연합 등의 단체들도 예방접종과 백신개발에 필요한 투자 금액을 늘리기 위해 적극적으로 활동하고 있다. 따라서 고품질의 백신을 저렴한 가격에 공급할 수 있는 역량을 갖춘 백신 생산 기업의 역할은 더욱 더 확대될 것으로 기대된다. 

전세계적으로 질병의 증가에 의한 의료비 부담이 커지면서, 병이 걸린 후에 치료하는 것보다는 병이 걸리기 전에 예방하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 식이 관리나 환경 개선처럼 간접적으로 건강 상태를 증진하고 질병을 예방하는 수단도 물론 중요하지만, 백신과 같이 직접적으로 질병을 예방할 수 있는 수단을 최대한 이용하는 것이 비용과 효과 양면에서 매우 중요하다. 또한 감염병의 특성상, 한 개인이 백신접종을 소홀히 하는 것은 본인의 건강뿐 아니라 주변 사람들의 건강에까지 영향을 미치므로 백신은 공중보건에 있어 상당히 중요한 위치를 차지하고 있다. 

그러나 아직 여러 가지 이유로 많은 사람들이 백신으로부터 충분한 혜택을 얻지 못하고 있다. AIDS와 같이 백신이 개발되지 않은 질병도 존재하고, 어떤 종류의 백신이 있는지 그리고 어떤 간격으로 몇 번이나 맞아야 하는지 잘 모르는 사람도 많으며, 돈이 없어서, 또는 의료기관에 가기가 힘들어서 백신을 접하기 어려운 사람도 많다. 

백신을 통한 공중보건 향상을 위해서는 개인의 관심과 정부의 지원, 그리고 기업의 참여라는 3박자가 모두 잘 맞아야 한다. 개개인이 먼저 백신에 대한 관심을 갖고 백신의 중요성에 대한 이해도를 높이기 위해 노력하는 것도 중요하지만, 이는 정부의 적극적인 지원과 홍보, 교육을 통해 효과가 배가될 수 있을 것이다. 그리고 정부가 백신 자급 능력을 확충하여 백신주권을 강화하기 위해서는 백신 생산 기업과의 협업도 지속되어야 한다. 

백신 사업은 해외영업 강화를 지향하는 국내 제약기업들에게 좋은 기회가 될 수 있다. 백신사업은 초기 생산설비 투자비가 높아서 진입장벽이 높지만, 품질 좋은 백신을 저렴하게 공급할 수 있다면 충분히 WHO 등의 국제기구와 각국 정부에 백신을 공급할 기회를 얻을 수 있다. 

백신이 활동 무대를 점점 넓혀 갈수록, 전세계적으로 질병으로 고통 받는 사람들은 점점 줄어들 것이다. 더 많은 질병을, 더 효과적으로, 더 저렴하게 정복할 수 있도록 개인, 정부, 기업의 더 큰 관심이 요구된다.  <끝>