미국제약협회(PhRMA)가 2017 백신 보고서인 ‘백신 : 혁신을 이끌어 내기 위한 과학 활용(VACCINES : HARNESSING SCIENCE TO DRIVE INNOVATION FOR PATIENTS)을 최근 발간, 현존하는 백신 종류 및 연구개발 영역 등을 소개하고 이를 통한 사회경제적 비용 절감 효과를 예측했다.

또한 보고서는 백신 개발 전 과정에 걸쳐 발생하는 다양한 문제점을 진단하고 이에 대한 해결책을 제시했다. 이에 이 보고서의 주요 내용을 정리했다.

치료용 백신 개발 ‘집중’

혁신을 주도하는 제약회사들은 연구 및 개발 생태계 전반에서 이해 관계자들과 협력해 질병을 예방하고 치료할 수 있는 백신을 연구 중이다. 현재 미국의 제약회사들이 질병 예방과 치료를 위해 개발 중인 백신은 264개에 달하는 것으로 파악됐다. 세부적으로 보면 감염성 질환 137건, 암 101건, 알레르기 10건, 자가면역질환 8건, 알츠하이머병 4건, 기타 질병 5건 등으로 집계됐다.

각 백신은 대상으로 삼는 미생물의 유형(바이러스, 박테리아 등)과 백신 접종 인구 및 접종 방법에 대한 고려 사항에 따라 약독화 생백신(live attenuated vaccines), 사백신(inactivated vaccines), 아단위/재조합 백신(Subunit/recombinant vaccines)으로 구분된다.

이와 함께 현재 미국 FDA의 승인을 받은 수지상 세포 백신도 있다. 이 백신은 암세포에 면역 반응을 일으키기 위해 환자 자신의 면역 세포를 사용하는 기전을 가진다.

보고서에 따르면 소아 백신의 등장으로 총 16가지 질병을 예방하고 있는 것으로 나타났으며 이로 인해 미국에서만 총 1조 4천억 달러의 사회적 비용이 절감된 것으로 조사됐다. 또 백신으로 인한 직접의료비용 절감액은 약 100억 달러 정도로 추산됐다.

백신은 전 세계적으로 상당수의 전염병 위협을 줄이고 경우에 따라서는 이를 제거하는 데 중요한 역할을 하고 있다.

실제 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 백신의 등장으로 천연두는 박멸됐고 소아마비는 전 세계에서 퇴치를 앞두고 있다. 대부분의 국가에서는 풍진·수두 등 소아 감염병이 줄고 있고 최근에는 여러 종류의 인간유두종바이러스의 감염을 예방하는 백신이 출현하며 자궁경부 및 기타 파괴적인 형태의 암까지 예방하는 추세다.

지금까지 백신은 질병을 예방하는 강력한 도구로 개발돼 왔지만 최근 제약사들은 질병을 치료할 잠재력을 가진 ‘치료용’ 백신 개발에 초점을 맞추고 있다. 치료 백신은 암과 같은 감염 및 질병에 대처하기 위해 신체의 면역 체계를 자극하거나 복원해 작동하는 기전을 가진다.

현재 전염병 외 풀과 두드러기 알레르기를 치료할 수 있는 구강용 치료 백신 3종과 전립선 암 치료 백신 1종이 개발 중에 있는 것으로 나타났다.

고연령층 ‘맞춤형’ 백신 개발 한창

현재 개발 중인 264종의 백신은 모두 임상시험 중이거나 FDA 검토 대기 중인 약제다.

이 중 HIV감염에 대한 예방백신은 환자의 면역계가 HIV를 인식하고 효과적으로 대응할 수 있는 가능성을 제공한다. mRNA 기반의 비소세포폐암(NSCLC) 치료 백신은 환자의 면역계를 동원해 폐암에서 과발현 되는 6개의 특정 종양 관련 항원(면역 반응을 유발하는 종양에서 생성되는 물질)을 표적으로 한다.

알츠하이머병 치료 백신은 베타-아밀로이드 펩티드와 바이러스유사입자(VLP, virus-like particle)를 결합해 베타-아밀로이드 단백질에 대한 항체를 생성하고 플라크 형성을 억제함으로써 해당 질환을 치료하는 역할을 한다.

60세 이상 성인의 호흡기세포융합바이러스(RSV, respiratory syncytial virus) 감염 예방 백신은 바이러스를 ‘모방’하는 한편 자연면역시스템을 활성화시키는 기존의 백신과 다른 기전으로 작동한다. 특히 이 백신은 자연발생면역 보다 더 효과적일 수 있는 유전공학면역 반응을 이끌어 내는 게 특징이다.

아울러 백신 접종의 효과는 나이가 들수록 줄어들 수 있다. 노인들의 경우 면역 반응에 대한 연령과 관련된 변화, 즉 ‘면역노화(immunosenescence)’를 경험한다.

이는 감염과 싸울 수 있는 능력에 영향을 미치며 감염 예방에 있어 백신의 효과에 영향을 줄 수 있다. 이에 제약사들은 현재 고연령층에 대한 맞춤형 백신을 개발 중에 있다. 현재 15개의 잠재적인 백신이 고령자를 대상으로 연구되고 있는 것으로 집계됐다.

파트너십 모색, 백신개발 위험부담 줄여야

백신은 모든 연령대 사람들의 면역 증강과 질병 퇴치에 중요한 역할을 한다. 미국에서는 아동기 백신으로 인해 현재 16개의 질병을 예방하고 있으며 유년기 백신을 통해 1조 4천억 달러의 사회적 비용이 미국에서 절감됐다고 미국질병통제예방센터(CDC)는 추정하고 있다.

특히 태아의 경우, 출생 시 부모로부터 일부 질병에 대한 면역력을 물려 받지만 이는 시간이 지남에 따라 빠른 퇴행 과정을 거치므로 초기예방접종이 질병 예방에 필수적이라는 게 의학계 중론이다.

이처럼 질병에 대한 개별적인 보호를 제공하는 것 외에도 예방 접종은 지역 사회, 특히 예방 접종하기에 너무 어리거나 의학적 이유로 백신을 맞을 수 없는 어린이를 보호하는 데 필수적이다.

특히 어린이의 면역 체계의 경우 상대적으로 불충분한 상태이기 때문에 백신을 처음 접종한 후 시간의 경과에 따라 효능이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 이는 바로 제약사들이 최근 들어 ‘부스터’ 개발에 열을 올리는 이유다.

보고서는 면역 체계가 환자의 수명을 단축시키기 때문에 백신은 감염 및 질병을 예방하는 데 있어 앞으로 더욱 중요해질 것이라고 전망했다.

다케다약품의 글로벌 백신 사업부 총괄인 Rajeev Venkayya 박사는 “백신 개발은 길고 복잡하며 비용이 많이 드는 과정으로 성공을 거둔 경험이 풍부한 R&D 조직이 필요하다”고 강조하면서 “신흥 전염병에 대해서는 아직도 많은 과제가 남아 있다. 백신 업계는 미래의 불가피한 전염병 위협에 대비해 정부 및 기타 자금 제공처와의 파트너십을 통해 투자 및 위험을 공유해야 한다”고 말했다.

GSK 미국 백신사업부 Patrick Desbiens 수석 부사장은 “획기적인 백신 기술은 우리의 면역 체계가 노화됨에 따라 발생하는 질병을 예방하는 데 효과적인 대안이 될 것”이라면서 “새로운 백신이 출시되면 성인, 특히 메디케어(Medicare) 프로그램 범위 내에 있는 노년층이 겪을 재정적 장벽을 줄임으로써 백신 접근성 향상에 일조할 것”이라고 강조했다.

낮은 백신 접종률, 경제적 부담 연 153억 달러

백신의 거듭된 발전에도 불구하고 예방 가능한 질병에서의 유병률은 어린이보다 성인에서 더 높게 나타나는 것으로 확인됐다. 실제로 지난 2015년 19세 이상 성인의 절반 이하만이 독감 백신을 접종 받은 것으로 조사됐으며 같은 기간 대상포진 백신을 투여 받은 성인은 30%에 그친 것으로 집계됐다.

이 같은 저조한 백신 접종률은 개인에게 있어 직접적인 영향을 미치는 것 외에도 경제적 부담을 가중시킨다는 측면에서 주목해야 한다. 2013년 한 해만해도 65세 이상 성인을 대상으로 4가지 주요 예방 가능한 질병(인플루엔자, 폐렴 구균 감염, 대상포진, 백일해)에 대한 낮은 백신 접종률이 끼치는 연간 예상 비용은 총 153억 달러인 것으로 나타났다. 경제적 부담은 직접적인 의료비용과 간접비용(생산성 감소, 노동 손실 및 소득 손실 포함)을 모두 포함했다.

보고서는 백신에 대한 더 많은 이해와 접근이 공중보건 향상은 물론, 시간이 지남에 따라 더 많은 의료비용을 감소시킬 것이라고 내다봤다.

특히 성인에서 백신의 유용성과 가치에 대한 인식을 증가시킬 경우 백신 접종률을 높일 수 있다는 분석이다. 아울러 보고서는 백신으로 예방할 수 있는 질병을 방지하기 위해 예방 관리에 대한 광범위한 보험도 적극 제공해야 한다고 강조했다.(도표1)