COVID-19 항체가 재감염으로부터 보호할 수 있다는 연구결과

코로나 바이러스에 대한 항체 검사(또는 혈청학적 검사)는 바이러스에 대한 항체를 찾는 것이다. 항체는 일반적으로 감염 후 1-3주 후에 혈액에서 검출될 수 있지만, 일부 사람들에게는 더 오래 걸릴 수도 있고 다른 사람들에게는 전혀 생성되지 않을 수도 있다.

COVID-19 백신의 첫 선적이 미국에 도착하기 시작하면서 코로나 바이러스와 면역에 대한 국립암연구소 주도의 연구에서 일부 흥미롭고 시기적절한 데이터가 나왔다. 3백만 명 이상의 사람들의 실제 데이터를 사용하여, 국립암연구소 연구원들과 협력자들은 COVID-19를 유발하는 바이러스인 SARS-CoV-2에 대한 사전 감염의 증거를 가진 사람들이 바이러스에 재 감염되는 것에 대해 어느 정도 보호를 받는 것으로 보인다는 것을 발견했다.

이 발견은 왜 재감염은 상대적으로 드물게 보이는지를 설명할 수 있을 것이고 바이러스의 출현 이후 많은 사람들이 바래왔던 것을 확인하는데 도움이 될 것이다.

일부 사람들은 왜 국립암연구소가 COVID-19에 대한 연구를 수행하는지 의아해 할 수 있다. 올해 초 의회는 사스-CoV-2에 대한 면역 반응을 연구하기 위해 긴급 자금으로 3억 6백만 달러를 NCI(국립암연구소)에 지출했다. 이 프로젝트는 NCI가 의회의 요청에 따라 이 분야에서 수행한 많은 프로젝트 중 하나이다.

제가 참여했던 NCI 연구팀은 린 펜버씨 박사가 이끌었다. 이분은 NCI의 감시 연구 프로그램의 부 이사이다. 두 개의 의료 데이터 분석 회사(HealthVerity and Aetion) 및 상업적 연구소(Quest and LabCorp)와 협력하여 미국에서 수행된 상용 SARS-CoV-2 항체 테스트의 50% 이상을 차지하는 300만 명 이상의 사람에 대한 혈청(항체) 검사 결과를 얻었다. 이러한 검사의 거의 12%는 항체가 양성이었고, 나머지 검사 결과는 대부분이 음성이었다(1% 미만은 결론을 내리지 못했다).

연구팀은 그 후 각 그룹의 사람들 중 얼마가 새로운 감염을 의미할 수 있는 사스-CoV-2에 대한 핵산 검사 결과가 양성인지 조사했다. 우리는 최초 항체검사 90일 이후 항체 음성반응을 보인 사람들이 항체 양성반응을 보인 사람들의 약 10배 속도로 감염의 증거를 가지고 있다는 것을 발견했다.

이 예방 효과는 강력하며 효과적인 사스-CoV-2 백신이 제공하는 예방능력과 견줄 만하지만 백신 접종으로부터 예방능력을 생성하는 것이 자연 감염에서 얻는 예방보다 훨씬 안전하다. 이 연구 결과에 의하면, 널리 이용 가능한 검사를 사용하여 항체 검사 결과 양성을 얻은 사람들이 사스-CoV-2에 대한 상당한 면역성을 가지고 있고 향후 감염의 위험이 낮다는 것을 암시한다.

공중보건에 미치는 영향

이러한 데이터의 공중 보건에 미치는 의미의 중요성 때문에, 우리는 연구가 전문가로 구성된 동료 검토를 진행하는 동안에도 사전 인쇄 서버(medRxiv)에 연구 결과를 게시했다. 우리의 목표는 공공 보건 기관과 다른 사람들이 정책을 수립할 때 정보를 검토하고 사용할 수 있도록 가능한 한 빨리 대중에게 정보를 제공하는 것이다.

항체 검사결과 양성인 경우 재감염에 대한 상대적으로 낮은 위험의 예측 변수라는 사실은 직장과 학교 출석 및 기타 활동으로 복귀 결정에 중요한 영향을 미칠 수 있다.

이러한 결과는 또한 공급이 제한되는 시점에서 개인에게 코로나 바이러스 예방접종을 우선순위를 정하는 데 사용될 수 있다. 단, 그 결과가 누구든지 예방접종을 찾는 것을 방해해서는 안 된다.

항체(혈청)검사 결과를 개인이 어떻게 사용해야 하는지에 대한 정책 권고사항은 질병관리본부(CDC) 또는 주 공공보건기관에서 나왔다. 현재 CDC는 혈청검사 결과가 개인의 행동과 직업의 귀천 또는 백신 할당에 대한 의사결정에 사용될 것을 권고하지 않는다.

이 연구 결과를 해석하는데 있어서 복잡한 점은 사스-CoV-2 감염으로부터 회복한 사람들은 여전히 최대 3개월 동안 바이러스성 물질(RNA)을 방출할 수 있다는 것이다. 이 개인들은 PCR 테스트에서 바이러스에 대해 계속 양성반응을 보일지라도 일반적으로 다른 사람에게 바이러스를 전염시킬 위험이 낮은 것으로 여겨진다.

이러한 우려를 해결하기 위해, 우리의 연구는 핵산 테스트 결과 양성이 지속적인 RNA 유출이 아닌 새로운 감염을 나타낼 가능성 여부를 최대한 알아내기 위해 초기 항체 테스트 후 90일 이상 (그리고 최대 120일) 동안 새로운 감염의 증거에 초점을 맞췄다.

우리는 한동안 인구 수준에서 항체 검사가 혈청 유병률 조사라고 알려진 대규모 그룹의 감염률을 조사하는데 유용하다는 것을 알고 있었다. 그러나 항체 검사가 특정 개인에게 유용한지는 알려지지 않았다.

즉 사람의 항체 상태가 미래의 감염 위험을 예측할 수 있는가?

또한 다양한 항체 검사를 사용할 수 있으며, 현재까지 연구된 많은 검사들은 혈청 유병률 조사에만 사용된 연구 등급의 검사였다.

따라서 Quest 및 LabCorp와 같은 주요 참조 연구소에서 사용하는 것과 같이 널리 사용 가능한 검사를 향후 감염에 대한 개인의 위험을 평가하는 데 사용할 수 있는지에 대한 또 다른 중요한 질문이 있었다. 우리의 결과는 그들이 사용할 수 있다는 것을 암시한다.

실제 데이터 사용

탐지 가능한 항체가 감염으로부터 보호하는지 여부와 어느 정도까지 보호되는지에 대한 문제를 포괄적으로 다루기 위해, NCI는 항체 상태가 알려진 많은 사람들의 감염률을 모니터링(추적관찰)하는 임상 실험을 지원하고 있다. 그러나 이러한 "혈청 예방" 실험은 완료하는 데 비교적 오랜 시간이 걸리고 몇 달 동안 명확한 답을 제공하지 못할 수도 있다.

그것이 우리가 이 연구를 위해 실제 데이터를 사용하기로 결정한 이유이다. 실제 데이터 접근 방식은 임상 증거를 제공하기 위해 신중하게 설계된 전향적 시험만큼 강력하거나 증거력이 없지만 규모(더 많은 사람을 포함할 수 있음)와 속도(더 빨리 완료할 수 있음)를 포함한 주요 장점이 있다. 그들은 또한 일반적으로 모든 모집단 그룹을 대표하지 않을 수 있는 개인들의 부분집합만을 포함하는 임상시험과는 대조적으로 더 넓은 모집단을 대표할 수 있다.

실제 데이터를 사용하는 것은 상업용 실험실, 전자 의료 기록 및 민간 보험사 등 여러 출처에서 수집된 환자 정보를 집계하고 분석하여 임상 질문에 대한 답을 추론하는 것을 포함한다. 중요한 것은, 이것이 개인의 건강 정보의 프라이버시(사생활)를 완전히 보호하고 HIPAA를 포함한 관련 환자 개인 정보 보호법을 준수하는 방법으로 수행된다는 점이다.

실제 데이터의 사용은 또한 연구 결과를 혼동할 수 있는 편향이 있을 수 있다. 예를 들어, 어떤 사람들은, 그들이 항체 검사 결과가 양성이었다는 것을 알게 되었을 때, 항체 음성인 사람들과 다르게 행동했을지도 모른다. 항체 양성인 사람들이 연구 기간 동안 보호를 받는다고 믿는다면, 그들은 사회적 거리 부족이나 공공장소에서의 마스크 미착용 같이 바

이러스에 노출될 가능성을 높일 수 있는 행동을 할 수 있었을 것이다. 만약 이것이 일어난다면, 이 연구에서 추론된 예방능력의 정도는 실제 예방능력보다 과소평가 될 수 있다.

다른 방향으로 작용할 수 있는 편향도 있을 수 있다. 이 문제를 해결하려면 추가 연구가 필요하다.

면역은 얼마나 오래 지속될까?

이 자료들은 흥미롭지만, 이 작업은 몇 가지 중요한 질문들에 대한 해답을 찾지 못하고 있다. 가장 중요한 것 중 하나는 면역이 얼마나 오래 지속되느냐이다.

우리는 현재, 120일까지만 개인을 추적할 수 있었을 뿐이다. 또한, 우리는 이러한 검사에서 검출된 항체가 직접적으로 보호(예방능력)를 제공하는지 아니면 단지 면역의 표시인지 알 수 없다. 이 질문은 COVID에서 회복되었지만 회복 후 검출 가능한 항체가 없는 소수의 개인에게 중요하다.

그럼에도 불구하고, 우리는 이러한 데이터와 여러 다른 연구 결과들이 SARS-CoV-2 감염이 적어도 몇 달 동안 지속되는 재감염에 대한 강한 면역성을 제공한다는 것을 시사한다고 믿는다. 그리고 우리는 모든 미국인들이 이용할 수 있는 항체 검사를 사용하는 대부분의 환자들에게서 면역이 확인될 수 있다고 믿는다.

학계 및 업계 파트너뿐만 아니라 질병관리본주(CDC)와 국립 알레르기 및 감염성 질병 연구소를 포함한 연방 정부의 다른 기관들과 협력하는 NCI 연구원의 향후 연구는 이러한 발견을 기반으로 하여 개인들이 이후의 SARS-CoV-2 감염의 위험을 가장 잘 이해할 수 있도록 할 것이다.

2020년 12월 21일 : 노먼 E. 샤프리스, 의학박사

SARS-CoV-2 Antibodies Can Protect from Reinfection, NCI Study Suggests

December 21, 2020, by Norman E. Sharpless, M.D.

Antibody (or serology) testing for the coronavirus looks for antibodies against the virus. Antibodies typically can be detected in the blood 1-3 weeks after infection, but this may take longer in some people and antibodies may not develop at all in others.

As the first shipments of COVID-19 vaccines begin to arrive in the United States, some interesting and timely data have emerged from NCI-led research about the coronavirus and immunity. Using real-world data from more than 3 million people, NCI researchers and our collaborators have found that people who have had evidence of a prior infection with SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, appear to have some degree of protection against being reinfected with the virusExit Disclaimer.

This finding may explain why reinfection appears to be relatively rare and helps to confirm what many have hoped would be the case since the emergence of the virus.

Some may wonder why NCI is conducting research on COVID-19. Earlier this year, Congress appropriated $306 million to NCI in emergency funding to study the immune response to SARS-CoV-2. This project is one of many in this area that NCI has taken on at the request of Congress.

The NCI research team, which I was a part of, was led by Lynne Penberthy, M.D., M.P.H., associate director of NCI’s Surveillance Research Program. Working with two health care data analytics companies (HealthVerity and Aetion) and commercial labs (Quest and LabCorp), we obtained serology (antibody) testing results for more than 3 million people, representing more than 50% of the commercial SARS-CoV-2 antibody tests conducted in the United States. Nearly 12% of these tests were antibody positive; most of the remaining tests were negative (less than 1% were inconclusive).

The research team then looked at what fraction of individuals in each group went on to later develop a positive result on a nucleic acid (PCR) test for SARS-CoV-2, which may indicate a new infection. We found that, 90 or more days after the initial antibody test, people who had been antibody-negative had evidence of infection (a positive PCR test) at about 10 times the rate of people who had been antibody-positive.

This protective effect is strong and comparable to the protection afforded by effective SARS-CoV-2 vaccines, although developing protection from vaccination is much safer than from natural infection. This finding suggests that people who have a positive antibody test result using widely available assays have substantial immunity to SARS-CoV-2 and are at lower risk for future infection.

Implications for Public Health

Because of the public health significance of these data, we have posted the results of the study on a preprint server (medRxiv), even while the study is undergoing peer review. Our goal is to get the information to the public as quickly as possible so that public health agencies and others can review it and consider using the information, in combination with other studies, in setting policy.

The finding that a positive antibody test is a predictor of a relatively low risk for reinfection could have important implications, influencing decisions about returning to physical workplaces, school attendance, and other activities.

These results might also be used to prioritize individuals for vaccination against the coronavirus at a time when supply is limited, although the results should not deter anyone from seeking vaccination.

Policy recommendations around how individuals should use the results of serology testing come from the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) or state public health agencies. Currently, CDC does not recommend that serology status be used to make decisions about personal behavior, work status, or vaccine allocation.

A complication in interpreting the results of this work is that people who have recovered from a SARS-CoV-2 infection can still shed viral material (RNA) for up to 3 months. These individuals are generally thought to have low risk for passing the virus on to others, even though they may continue to test positive for the virus on a PCR test.

To address this concern, our study focused on evidence of new infections more than 90 days (and up to 120 days) after the initial antibody test, to maximize the chance that positive nucleic acids tests represent new infections as opposed to persistent RNA shedding.

We have known for some time that, at the population level, antibody testing is useful for looking at prior rates of infection in large groups of people, known as a seroprevalence survey. But it has not been known whether antibody testing is useful for a given individual.

That is, can a person’s antibody status predict their risk for future infection?

Additionally, there are many different antibody tests available, and many of the assays studied to date have been research-grade assays used only for seroprevalence surveys.

So another important question has been whether the widely available assays, such as those used by major reference labs such as Quest and LabCorp, can be used to assess an individual’s risk for future infection. Our results suggest that they can.

Using Real-World Data

To comprehensively address the question of whether, and to what degree, detectable antibodies protect from infection, NCI is supporting clinical trials that monitor infection rates in large populations of people whose antibody status is known. Such “seroprotection” trials, however, take a relatively long time to complete and may not provide clear answers for several more months.

That’s why we decided to use real-world data for this study. Real-world data approaches are not as powerful or compelling as carefully designed prospective trials for providing clinical evidence, but they have major advantages, including size (they can include many more people) and speed (they can be completed more quickly). They can also be more representative of the broader population, in contrast to clinical trials, which typically include only a subset of individuals who may not represent all population groups.

Using real-world data involves inferring the answers to clinical questions by aggregating and analyzing patient information collected from multiple sources, including commercial labs, electronic medical records, and private insurers. Importantly, this is done in a way that completely protects the privacy of individual people’s health information and is compliant with relevant patient privacy laws, including HIPAA.

The use of real-world data is also subject to biases that may confound a study’s results.

For example, some people, upon learning they had a positive antibody test, might have behaved differently from people who were antibody-negative. If antibody-positive people believed they were protected during the period of study, they could have engaged in behaviors that could increase their likelihood of exposure to the virus, such as poor social distancing or failure to wear a mask in public places. If this occurred, the degree of protection inferred from this study might be an underestimate of the actual protection.

There also may be biases that could have worked in the other direction. Resolving this issue will require further studies.

How Long Does Immunity Last?

As interesting as these data are, the work leaves several important questions unanswered. One of the most important is how long

immunity lasts.

We were only able to follow individuals for less than 120 days. Also, we don’t know if the antibodies detected in these assays provide protection directly or are just a marker for immunity. This question is important for the modest fraction of individuals who have recovered from COVID but who do not have detectable antibodies after recovery.

Nevertheless, we believe these data, together with results of several other studies, suggest that SARS-CoV-2 infection provides strong immunity to reinfection that lasts for at least several months. And we believe that immunity can be identified in most patients using antibody tests available to all Americans.

Future studies by NCI researchers, working with other parts of the federal government—including CDC and the National Institute of Allergy and Infectious Diseases—as well as our academic and industry partners, will build on these findings, so that individuals can best understand their risk of subsequent SARS-CoV-2 infection.