새로운 연구를 통해 코로나19와 백신 및 면역 시스템을 밝혀낸다

국립암연구소(NCI)는 2020년 4월부터 COVID-19의 수많은 연구와 임상시험을 주도하고 자금을 지원해 왔다. 이러한 노력의 일환으로는 NCI의 혈청학 네트워크(SeroNet)가 있으며, 이는 면역체계가 COV-19(SARS-CoV-2)를 유발하는 바이러스와 COV-19 백신에 어떻게 반응하는지를 더 잘 이해하기 위한 연구를 이끌고 있다. 이번 Q&A에서는 사만타 핀스태드 박사와 줄리 클렘 박사가 네트워크 연구 결과에 대해 논의한다. 이 기사에서 언급한 많은 연구들은 "견본 인쇄"이며, 이는 동료 검토가 이루어지지 않았다는 것을 의미한다.

COVID-19 항체는 무엇이고, 누가 가지고 있는가

클렘 박사: 항체는 질병을 일으키는 바이러스와 박테리아, 그리고 다른 유기체를 인식하고 부착하는 혈액 속의 작은 단백질이다. (바이러스) 중화 항체는 바이러스에 결합해 세포의 감염 능력을 방해하는 항체이기 때문에, COVID-19의 맥락에서 이해해야 하는 것이 매우 중요하다.

SeroNet 연구를 통해, 우리는 COVID-19에서 회복되었거나, COVID-19 예방 접종을 받은 대부분의 사람들이 바이러스에 대한 중화 항체를 생성한다는 것을 알고 있다. 한 작은 연구에서, 25명의 모든 연구 참여자들은 얀센/존슨&존슨 백신을 한 번 투여 받은 후 57일 후에 검출 가능한 중화 항체를 가지고 있었다.

그 항체들은 COVID-19에 걸린 사람들에게 얼마나 오래 지속되나

핀스타드 박사: 사스-CoV-2 항체는 적어도 몇 달 동안 지속되는 것으로 보인다. SeroNet의 한 연구에서는 가벼운 정도에서 중간 정도의 COVID-19를 가지고 있던 사람들이 최소 5개월 동안 중화 항체를 가지고 있었다는 것을 알아냈다. 또 다른 연구 결과도 비슷한 것으로 나타났다. 즉, COVID-19에서 회복된 사람들은 6개월 동안 중화 항체를 가지고 있었다.

별도의 SeroNet 연구에 따르면, COV-19에서 회복된 거의 모든 참가자들은 SARS-CoV-2를 목표로 한 기억 B 세포를 가지고 있었다. 기억 B 세포는 면역 세포로서 우리 몸에 몇 년 동안 남아있을 수 있고 우리가 바이러스를 다시 접하게 되면 더 많은 항체를 빠르게 생산할 수 있다. 따라서 이 발견은 대부분의 사람들이 COVID-19에 지속적인 면역 반응을 보인다는 것을 시사한다.

향후 감염으로부터 보호하기 위해 일정 수준의 COVID-19 항체가 필요한가? 결국엔 COVID-19 백신을 위한 부스터 샷이 필요한가

핀스타드 박사: 우리는 아직 그 수준을 모른다. 그러나 지금까지의 증거를 볼 때, 공중 보건 전문가들은 이 COVID-19 백신에 대한 부스터 샷을 제안하고 있다. 이 지침은 질병관리센터와 식약청의 승인을 기다리고 있다.

어느 정도의 COVID-19 항체가 보호 능력을 구비하고 있는지 판단하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하며, 이는 SeroNet 내에서 활발한 조사 영역이다. 예를 들어 홍역의 경우 항체 검사는 향후 감염으로부터 보호되는지 여부를 확인하기 위한 대리 조치로 사용된다. 이를 보호 상관관계 검사라고 한다. 당신이 항체 수준 이상이면 보호받을 수 있다. 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이 수준 이하로 떨어지면 의사가 항체 수치를 다시 높이기 위해 부스터 샷을 투여할 가능성이 높다.

SeroNet 연구를 통해 시간이 지남에 따라 개인을 추적함으로써 보호와 관련된 항체 수준을 확인할 수 있을 것이다. COVID-19 백신에 있어서 보호는 심각한 질병에 걸리지 않도록 보호받는 것을 의미하지만, 그렇다고 해서 감염되지 않는 것은 아니다. 한 SeroNet 그룹은 실제로 백신이 어떻게 질병으로부터 보호할 수 있는지는 설명하지만 감염을 완전히 예방하지는 못하는 매우 유용한 기사를 작성했다.

SARS-CoV-2의 보호 상관관계를 찾는 데 있어 가장 큰 어려움은 연구들 간의 항체 수준 측정을 비교할 방법이 없었다는 것이다. 그것은 NCI가 SARS-CoV-2 혈청학 표준으로 다루려고 하는 분야에서의 큰 격차이다. 이 표준은 COVID-19 항체를 가지고 있는 4명의 기증자로부터 추출된 혈장 샘플이다. 이 표준을 사용하는 연구원들은 다른 항체 검사를 사용하더라도 여러 연구에 걸쳐 사람들의 항체 수준을 비교하기 시작할 수 있다.

클렘 박사: 최근 프레드릭 국립 암 연구소의 연구원들은 이 기준을 세계보건기구가 승인한 측정 단위로 측정했다. 그리고 이제 우리는 모든 사람이 이 단위로 결과를 보고하는 것을 지지하고 있다. 그래서 우리는 국제 연구에서 항체 수치의 측정을 비교할 수 있는 방법을 가지고 있다.

[편집자 노트 : SeroNet의 구성 요소인 프레데릭 국립 연구소의 혈청 연구소는 HPV 및 COVID-19 연구를 위한 혈청 검사 개발, 유효성 검사 및 표준화에 대한 전문 지식과 리더십을 제공한다.]

SeroNet은 암에 걸린 사람들에게 미치는 COVID-19 백신의 영향에 대해 무엇을 알게 되었는가

클렘 박사: 일부 암환자들이 COVID-19 백신에 대해 강한 반응을 보이지 않는다는 증거가 나오고 있다. 몇몇 SeroNet 그룹은 시간이 지남에 따라 면역 반응을 측정하기 위해 백신 접종 암 환자들을 추적하고 있다. 질병통제센터는 현재 mRNA 백신을 맞은 중증 면역 결핍자에게 같은 백신을 추가로 투여할 것을 권고하고 있다. 혈액 암 치료를 적극적으로 받고 있는 사람, 최근 2년 이내에 줄기세포 이식을 받은 사람, 면역체계 억제를 위한 약을 복용하고 있는 사람 등이 이에 해당한다.

핀스타드 박사: 나는 모든 암환자들에게는 COVID-19 백신의 효과가 같지 않다는 것을 언급하고 싶다. 우리는 혈액 암에 걸린 몇몇 사람들과 면역억제치료를 받고 있는 몇몇 사람들이 강력한 항체 반응을 보이지 않는다는 것을 보았다. 하지만 암 생존자라면, 치료를 마치고 완치 중인 경우, 백신에 대한 강력한 면역 반응을 보일 가능성이 높다.

또 한 가지 사실은, 전염병으로 인해 COVID-19 백신뿐만 아니라 다른 백신에 대해서도 많은 의문이 제기되고 있다는 점이다. 암에 걸린 사람들은 언제 예방 접종을 받는 것이 가장 좋을까? 아니면 치료가 끝날 때까지 기다려야 할까? 백신 반응은 그들이 어떤 치료를 받느냐에 달려있는가

이 모든 질문들은 특히 많은 모집단 연구에서 SeroNet이 하고 있는 연구를 통해 제기되고 있다.

항체 외에도 면역체계의 다른 부분들이 사스-CoV-2에 반응하는 역할을 하는가

클렘 박사 : 항체에 대해 많이 이야기하지만, SeroNet은 실제로 SARS-CoV-2에 대한 면역 반응을 더 광범위하게 연구한다. 몇몇 증거들은 T세포가 코로나 바이러스에 대한 반응에서 중요한 역할을 한다는 것을 암시한다. 예를 들어, 한 SeroNet 연구는 COV-19에서 회복된 사람들로부터 얻은 혈액 샘플에서 SARS-CoV-2를 인식하는 T세포를 발견했다.

그리고 T세포는 적어도 실험실 동물들에서는 감염으로부터 보호하는 데 기여하는 것으로 보인다. 한 연구에서 T세포가 부족한 비인간 영장류는 SARS-CoV-2에 재 감염되기 더 쉬웠다.

하지만 우리는 단지 사스-CoV-2에 대한 T세포의 반응을 이해하는 표면만 긁고 있을 뿐이다. 아직도 COVID-19와 싸우는 T세포의 역할에 대한 질문에 답하기 위해 해야 할 중요한 연구가 많이 남아 있다.

핀스타드 박사: T세포 연구를 많은 집단에서 더 어렵게 만드는 것 중 하나는 T세포 기능성 검사에는 항체 검사보다 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들며 혈액 샘플이 더 많이 필요하다는 것이다.

COVID-19 백신이 바이러스 변종으로부터 보호하는지 여부에 대한 SeroNet의 연구 결과는 무엇인가

핀스타드 박사 : 대부분 백신 접종자로부터 채취한 항체는 실험실 테스트에서 SARS-CoV-2 변종과 반응할 수 있다. 예를 들어 백신 접종자 또는 COVID-19에서 회복된 사람의 혈장은 알파 변종을 중화시켰다. 존슨 앤 존슨 백신을 접종한 사람들은 여러 다른 변종들을 중화시킬 수 있는 항체를 생산하는 것으로 보인다.

또 다른 연구팀은 원래 SARS-CoV-2 바이러스에 감염되어 회복되었거나 예방접종을 받은 사람들의 T세포가 여러 변종 바이러스에 반응한다는 것을 발견했다.

하지만 델타 변형이 지금 모두의 마음속에 문제라고 생각한다. 새로운 SeroNet 연구에 따르면, COVID-19에서 회복했거나 모더나 백신이나 혹은 화이자 백신을 접종한 사람들은 여전히 델타 및 카파 변종으로부터 보호받고 있다. 하지만 그 보호 능력은 원종 바이러스에 대한 보호 능력보다는 덜하다.

면역체계가 백신에 대한 반응보다 사스-CoV-2 감염에 대해 다르게 반응하는가

클렘 박사 : 연구에 따르면 바이러스에 대한 면역 반응은 첫 번째 백신 투약에 대한 면역 반응과 비슷할 수 있다. 한 SeroNet 연구에서는 COVID-19에 걸린 사람들의 단일 백신 투여량에 대한 항체 반응이 COVID-19에 걸리지 않은 사람들의 2회 투여 후 나타나는 반응과 유사하다는 것을 발견했다. 또 다른 연구는 이전에 COVID-19에 걸렸던 요양원 거주자들이 감염되지 않은 거주자들보다 백신에 대한 면역 반응이 더 낫다는 것을 밝혀냈다. 그래서 질병관리센터의 권고는, COVID-19를 앓은 사람들은 여전히 예방접종을 받아야 한다는 것이다. 그러면 백신은 거의 부스터 샷처럼 되어 바이러스에 대해 이미 존재하는 면역 반응을 강화할 것이다.

왜 어떤 사람들은 심각한 COVID-19를 앓고 어떤 사람들은 가벼운 증상을 보이는가

클렘 박사: 몇몇 SeroNet 연구들은 면역체계가 바이러스에 반응하는 방식이 질병의 심각성과 상관관계가 있다는 것을 밝혀냈다. 한 연구는 높은 수준의 COVID-19 항체를 가지고 있는 사람들의 질병이 더 가벼운 경향이 있다는 것을 발견했다. 그리고 어린이들 사이에서는 바이러스에 대한 면역 반응이 가벼운 것과 심각한 것 사이에 차이가 있었다. 면역 반응은 다발성 염증이 발생하는 심각한 질환인 사스-CoV-2 감염에 대응해 다발성 염증 증후군(MIS-C)이 발병하거나 발병하지 않은 어린이들 사이에서도 달랐다. 구체적으로 특정 종류의 면역세포와 항체의 수준에 차이가 있었다.

이러한 연구에서 중요한 발견들이 나오고 있지만, 질병의 심각성의 구체적인 원인을 완전히 이해하기 위해서는 아직 해야 할 일들이 많이 남아 있다.

항체 연구는 작년에 어떻게 코로나 바이러스가 퍼졌는지 그리고 집단 면역에 대해 우리에게 말해줄 수 있나

클렘 박사: 항체 연구는 대유행의 동태에 대한 그림을 그리는데 도움을 줄 수 있다. 항체 검사를 통해 누군가 이전에 바이러스에 감염된 적이 있는지 확인할 수 있다. 비록 그 당시에는 몰랐더라도 말이다. 대규모로 이를 수행하면 특정 기간 동안 감염된 사람의 비율을 확인할 수 있다. 이를 혈청 발생률이라고 한다.

예를 들어, 프레드릭 국립 연구소의 혈청학 연구소는 NIH의 'The All of Us Research Program' 참가자 2만 4천 명으로부터 이전에 채취한 혈액 샘플을 연구했다. 그리고 그들은 2020년 1월까지 5개의 다른 주에서 사스-CoV-2 감염의 징후를 발견했다.

이와 비슷한 방식으로, 미국에서 첫 번째 COVID-19 환자가 발견된 뉴욕의 SeroNet 팀은 2020년 2월부터 4월까지 병원을 방문한 10,000명의 사람들을 대상으로 혈액 샘플을 혈청학 검사했다. 그리고 그들은 SARS-CoV-2가 원래 보고된 것보다 이른 2020년 2월 중순까지 뉴욕에서 유행되고 있다는 증거를 발견했다.

혈청학 연구들은 또한 COVID-19 확산에서 불균형을 확인했다. 2020년 4월부터 10월까지 노스캐롤라이나 주민들을 대상으로 한 연구에 따르면 라틴계, 아프리카계, 또는 건강보험이 부족한 사람들이 가장 많은 것으로 나타났다. COVID-19 감염률의 인종적 차이는 주거 및 의료 접근과 같은 영역의 근본적인 불평등에 기인해왔다.

핀스타드 박사: 큰 집단에 대한 혈청학 연구는 또한 우리가 집단 면역에 도달했는지 여부를 우리에게 알려준다. 일부 다른 질병의 경우, 집단 면역은 혈청 유병률이 70% 이상일 때 달성되지만, COVID-19의 경우 아직 그 수치가 얼마가 될지는 알 수 없다.

SeroNet 연구 결과 가능한 COVID-19 치료법에 대한 파악이 되었는가

핀스타드 박사: SeroNet 자체로는 COVID-19에 대한 치료법을 연구하지 않지만 면역반응을 더 잘 이해할수록 치료전략과 약물에 대한 표적에도 확실히 도움이 될 것이다.

새로운 종류의 실험실에서 만들어진 항체들과 심지어 일부 암 치료제들이 COVID-19 치료제로서 어떤 잠재적인 활동을 할 수 있다는 예비 증거가 SeroNet의 연구에서 나왔다. 우리는 또한 면역억제자(면역력이 감소된 사람)들이 백신에 대한 면역반응이 좋지 않다는 것을 알기 시작했다. 추가 백신 접종 후에도 말이다. 이는 이 사람들이 실험실에서 만든 항체나 회복기 혈장(코로나바이러스에서 치유된 환자의 혈액에는 항체가 있기 때문에 이를 감염자에게 투여하면 치료에 도움이 될 것이라는 이론)을 이용한 치료로 이득을 볼 수 있음을 시사한다.

SeroNet은 어떤 사회과학 연구를 하고 있는가

클렘 박사: SeroNet은 COVID-19 혈청학에 대한 기초 과학 연구를 지원하는 것 외에도 백신 접종이나 COVID-19 연구 참여에 다소 주저할 수 있는 사람들의 집단을 참여시키는 데 중점을 두고 사회 과학 연구를 지원한다.

우스터에 있는 매사추세츠 의과대학에 있는 팀이 스토리텔링 방식을 사용하여 COVID-19 연구에 참여하는 것의 중요성을 전달하고 있다. 아칸소 대학의 또 다른 연구팀은 누군가가 왜 COVID-19 백신에 대해 우려할 수 있는 다양한 이유를 평가할 수 있는 도구를 개발했다. 아칸소 주는 현재 상대적으로 백신 보급률이 낮다. 그래서 그들은 이 도구를 다른 사회 집단과 민족 집단에서 백신 머뭇거림을 연구하기 위해 사용하고 있다. 그리고 그들은 백신 머뭇거림에 대한 매우 복잡한 질문에 대해 보다 포괄적인 견해를 얻고 있다.

핀스타드 박사: 그리고 다른 많은 SeroNet 조사원들이 "우리도 그 도구를 사용할 수 있나?"라고 말했다는 것도 좋은 점이다. 그리고 아칸소 팀은 "물론!"이라고 말했다. 따라서 네트워크를 통해 연구와 도구를 신속하게 보급할 수 있으므로 다른 과학자들이 이를 신속하게 채택할 수 있다.

SeroNet 설명

SeroNet은 전염병에 대응하여 NCI가 25개 이상의 대학의 역학학자, 암 연구자 및 감염병 전문가를 포함한 과학자들의 독특한 집합체이다. 이러한 조사원들은 NCI의 자금 지원을 받은 적이 없으며 서로 협력한 적이 없는 경우도 있다. 이와 같이 네트워크는 별도의 초점을 두는 경향이 있는 분야의 연구자들을 연결해 독특한 협업을 구축하고 있다.

또한 SeroNet에는 프로그램에 보완적인 관점을 제공하는 세 명의 환자 옹호자가 포함되어 있다. 환자와 옹호자로서의 개인적 경험을 바탕으로 연구자들에게 다양한 종류의 질문을 하고 다양한 종류의 데이터를 수집하도록 독촉한다. 이 네트워크는 미국과 푸에르토리코에 걸쳐 다양한 지리적, 인구학적 집단을 연구하고 있다.