홍역 백신은 어떻게 발견되었나요?

과학자들은 바이러스를 포획하기 위해 미국 서부의 발병 지역에 들어가 수십 차례 배양하고, 반제품을 정제하여 홍역 백신을 개발했습니다.

1954년 1월, 매사추세츠주 사우스버러에 있는 유서 깊은 남자 기숙학교인 페이 학교에 홍역이 창궐했습니다. 젊은 의사이자 과학자인 한 학생이 멸균 거즈와 주사기를 들고 양호실로 가서 아픈 학생 한 명 한 명에게 "얘들아, 너희는 지금 과학적 도전에 직면해 있단다."라고 말했습니다.

그의 이름은 토머스 피블스였고, 하버드 대학교의 미생물학자 존 F. 엔더스가 그를 보냈습니다. 엔더스는 소아마비 바이러스가 신경 조직이 없는 배양액에서도 자랄 수 있다는 사실 을 발견 하여 노벨 생물학·의학상을 수상한 세 명의 과학자 중 한 명이었습니다. 이 발견 덕분에 실험실에서 소아마비를 연구하기가 훨씬 쉬워졌고, 최초의 소아마비 백신 개발의 길이 열렸습니다.

바이러스 "함정"

엔더스는 홍역을 다음 연구 대상으로 삼았다. 이 전염성이 매우 강한 바이러스는 체내에 침투하면 빠르게 퍼져 고열과 발진을 일으켜 환자에게 극심한 불편함을 초래한다. 홍역은 뇌염이나 폐렴을 유발할 수도 있다. 드물게는 재감염 시 아급성 경화성 뇌염을 일으켜 사망에 이르기도 한다.

페이 스쿨에서 홍역이 발생하는 것은 드문 일이 아니었습니다. 1950년대 중반, 미국에서는 매년 약 50만 명이 홍역에 감염되어 약 500명이 사망했습니다. 세계 다른 지역에서도 2~3년마다 대규모 홍역 발생이 있었고, 특히 저개발 국가에서는 사망률이 매우 높았습니다. 따라서 홍역을 퇴치하면 수백만 명의 생명을 구할 수 있을 것입니다.

페이 학교에서 피블스는 면봉을 들어 보이며 얼굴이 붉어지고 얼룩덜룩해진 십대들에게 홍역 바이러스를 배양하려는 것이라고 설명했습니다. 그러나 몇 주간의 배양에도 불구하고 바이러스는 여전히 비활성화된 상태였습니다.

2월 초, 피블스는 엔더스의 지시에 따라 인간 신장 세포가 담긴 세포 배양 플라스크에 바이러스 샘플을 넣었습니다. 이 바이러스 샘플은 데이비드 에드몬스턴이라는 어린 소년에게서 채취한 것이었습니다. 현미경으로 관찰한 결과, 세포 구조에 변화가 생겼는데, 이는 바이러스가 증식하고 있다는 신호였습니다. 피블스는 엔더스를 불렀습니다. 이를 확인하기 위해 원숭이를 대상으로 실험을 진행했고, 원숭이들은 발진과 고열에 시달렸습니다. 다음으로, 그들은 바이러스를 통제해야 했습니다.

닭의 달걀 세포를 이용한 홍역 백신 생산을 위한 준비가 진행 중입니다. 사진: WHO

시행착오

백신의 원리는 약화된 병원균과 같은 천연 물질을 이용하여 인체의 면역 반응을 유도하는 것입니다. 따라서 바이러스를 "포획"하고 배양하는 것은 매우 중요한 단계입니다.

하지만 과학자들은 병원균을 약화시켜 항원으로 전환하는 안전한 방법이나 명확한 지침을 가지고 있지 않습니다. 그들은 끊임없이 실험하고 시행착오를 통해 배워야 합니다.

연구팀은 인근 산부인과 병원에서 얻은 양막에서 바이러스를 배양하는 것으로 연구를 시작했습니다. 연구팀의 일원인 사무엘 L. 카츠 박사는 24번의 시도 끝에 바이러스 복제에 성공했다고 회상했습니다. 카츠 박사는 "엔더스는 만약 바이러스가 인간 양막 세포에서 자란다면, 비슷한 환경에서도 복제될 수 있을 것이라고 제안했다"고 기록했습니다.

닭의 난자 세포를 이용한 약 13번의 실험 끝에 연구팀은 준실험적 산물을 얻었고, 이를 원숭이에게 주입했습니다. 그 결과, 바이러스는 발진을 일으키지 않았고, 혈액에서 검출되지 않았으며, 중화 항체를 생성하는 것으로 나타났습니다.

1958년, 연구팀은 백신이 인체 임상 시험에 적합하다고 판단했습니다. 첫 번째 시험 대상자는 발달 지연 아동을 위한 공립학교에 다니는 학생이었는데, 이 학교는 생활 환경이 열악하고 전염병이 빈번하게 발생하는 곳으로 평가되었습니다.

초기 시험 결과 엔더스의 제품이 홍역 예방에 효과적인 것으로 나타났습니다. 지적 장애 아동을 위한 학교에서는 백신 접종을 받은 23명의 아동이 홍역 발병 후에도 아무런 증상을 보이지 않았습니다.

하지만 백신 접종은 심각한 부작용도 일으켰습니다. 백신 접종을 받은 어린이 대부분이 고열에 시달렸고, 절반은 발진이 생겼습니다. 머크 제약의 세포 생물학 및 바이러스학 연구소를 운영하며 엔더스 백신의 추가 시험, 제조 및 상업적 유통을 담당했던 모리스 힐레만 박사는 "일부 어린이들은 고열로 발작을 일으키기도 했습니다."라고 회상했습니다.

따라서 과학자들은 백신을 개발한 것이 아니라 감염에 대한 예방책을 제공했을 뿐입니다. 백신 개발을 위해서는 항원이 인체에 매우 효과적이고 안전해야 하며, 이를 위해서는 추가적인 연구가 필요합니다. 힐레만은 이러한 연구에 매우 적합한 뛰어난 과학자입니다.

현재 사용되는 홍역-볼거리-풍진 백신. 사진: 로이터

힐레만은 소아과 의사를 초빙하여 감마글로불린(항체를 함유하는 혈장 성분)을 연구하도록 했습니다. 1962년, 연구팀은 엔더스 백신과 함께 소량의 감마글로불린을 투여하면 백신의 부작용이 현저히 감소한다는 사실을 밝혀냈습니다. 그 결과, 면역글로불린을 투여하지 않았을 때는 백신 접종 어린이의 85%가 발열 증상을 보였지만, 백신 접종 후에는 5%만이 발열 증상을 보였습니다.

하지만 이는 여전히 백신 접종과 배포에 어려움을 초래했습니다. 힐레만은 닭 배아 배양을 이용한 40여 차례의 추가 실험을 통해 엔더스 균주를 계속해서 개량했습니다. 그 결과 항원이 완전히 중화되었고, 1968년 상업적으로 출시된 이후 현재까지 사용되고 있습니다. 2000년에는 미국에서 홍역이 완전히 퇴치되었습니다.

하지만 2010년대 후반에 이르러 백신 반대 운동이 본격화되었고, 미국 전역에서 새로운 바이러스가 발생하면서 백신 접종을 받지 않은 사람들의 관심을 끌기 시작했습니다.

현재 70세인 데이비드 에드몬스턴은 자녀들에게 예방접종을 하지 않은 것을 후회한다고 말합니다. 그는 자신이 겪었던 홍역, 고열과 혼란, 발진을 떠올리며, 연구자로서 병원에 가서 과학계에 기여하고 전 세계 수백만 명의 어린이를 보호할 기회를 얻었던 순간을 회상합니다.

에드몬스턴은 예방 가능한 바이러스로 인해 뉴욕주가 공중 보건 비상사태를 선포한 가운데 홍역 환자가 다시 급증하고 있다는 소식을 접한 것은 "수치스러운 일"이라고 말했다.

오늘날 전 세계 어린이의 80% 이상이 홍역 백신을 최소 1회 접종받아 보호받고 있습니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 2000년부터 2015년까지 백신 접종으로 약 1,710만 명의 생명을 구했습니다.

칠레 ( Gavi, ScienceDirect 에 따르면)

출처 링크: https://vnexpress.net/vaccine-ngua-soi-duoc-tim-ra-nhu-the-nao-4645568.html