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차백신연구소는 독자개발 면역증강 플랫폼을 기반으로 다양한 백신을 개발하고 있다.

‘일본뇌염’ 백신도 그 중 하나다. 일본뇌염은 국가필수접종(NIP)으로 지정될 정도로 중요도가 높지만, 현재 사용 중인 백신은 유전자형이 변화된 바이러스에 제대로 대응하지 못한다. 생백신∙사백신의 특성상 면역이 떨어진 사람이나 고령자에게 접종이 어렵고, 백신 전량을 수입에 의존해야 하는 한계도 있다.

차백신연구소는 독자개발 면역증강제를 활용, 기존 백신의 한계를 뛰어넘는 ‘재조합 단백질 백신’을 개발하며 백신 주권 확보에 나서고 있다.

일본뇌염, 예방접종이 유일한 대책

일본뇌염은 일본뇌염 바이러스(JEV)에 의해 발병하는 인수공통 감염질환이다. 사람 간 감염이 이뤄지지 않고, 작은빨간집모기(Culex tritaneniohynchus)가 주 매개체다. 작은빨간집모기가 일본뇌염 바이러스를 보유한 돼지나 소, 조류 등의 피를 빨아먹는 과정에서 바이러스에 감염되고, 그 모기가 사람을 물어 옮긴다.

일본뇌염 바이러스에 감염된 모기에 물린다고 해도 바로 발병하는 것은 아니다. 또 감염되더라도 대부분 무증상 혹은 미열 증상을 보인다.

하지만 급성뇌염일 경우 감염자의 20~30%는 사망에 이르게 되며, 생존하더라도 30~50%는 신경학적 후유증을 앓는다. 면역력이 약한 영유아나 노인은 급성뇌염이나 후유증에 노출될 위험이 크다.

일본뇌염은 치료제가 없다. 예방접종이 유일한 대책이다. 한국은 일본뇌염 예방접종을 영유아 대상 필수접종(NIP)로 지정하고 있다.

기후 변화로 감염률 높아지고 지역 늘어나

일본뇌염은 최근 발병 시기가 앞당겨지고 있으며, 출몰 지역도 넓어지고 있다. 질병관리청은 2023년 발표한 ‘국내 일본뇌염 매개모기 감시 현황’에서 기후변화(아열대화)에 따른 매개체 서식 환경 변화로 일본뇌염 주의보의 발령 시기가 점차 빨라지고 있다고 밝혔다.

대표적인 것이 매개체인 작은빨간집모기의 개체수가 가장 많은 시기인 ‘최성기’다. 2022년 최성기는 그 해의 34번째 주로, 2021년 36번째 주보다 2주 빨라졌다. 개체 수도 늘어났다. 2022년 최성기에 채집된 작은빨간집모기는 345마리로, 2021년 최성기의 116마리 대비 198% 증가했다.

해외에서도 일본뇌염의 전파가 확대되고 있다. 대표적인 곳이 호주다. 호주는 2021년 전까지 일본뇌염 청정국가였다. 그러다가 2022년 3월 첫 발병 사례가 확인됐고, 현재는 일본뇌염 유행국으로 지정됐다. 그 외에도 동남아시아와 서태평양 지역의 24개국에서 풍토병화 되어 30억 이상의 인구가 감염에 노출되어 있다.

유전자형 변이로 기존 백신 효과 떨어져

변이 바이러스의 등장도 문제다. 코로나19 사례에서도 확인됐지만, 변이 바이러스가 등장하면 기존 백신으로는 충분한 효과를 발휘하지 못한다. 일본뇌염 바이러스도 마찬가지다.

일본뇌염 바이러스는 1형(GI)부터 5형(GV)까지 다섯 가지다. 그 중 문제가 되는 것은 5형 바이러스다. 이 바이러스는 2010년부터 한국에서 보고되고 있는 신종 바이러스인데, 전세계적으로 높은 비중을 차지하는 3형(GIII) 바이러스보다 치명률이 높고 병원성이 크다. 5형 바이러스는 한국 외에 다른 나라에서 보고된 사례는 아직 없지만, 과거 말레이시아와 중국에서 분리된 바이러스와 유사한 것으로 확인돼 일본뇌염이 유행하는 다른 국가에서도 5형 바이러스 유행에 주목하고 있다.

그런데 현재 사용 중인 백신은 모두 3형 유전자형 바이러스를 기반으로 개발됐다. 이로 인해 5형 유전자형 일본뇌염 바이러스에는 적절하게 대응하지 못한다.

2016년 발표된 논문에서도 이러한 내용이 실험으로 밝혀진 바 있다. 플라크억제시험법(PRNT)로 26개의 검체에 유전자 3형 기반 백신을 투여하고, 거기에 각각 1형, 3형, 5형 바이러스를 투여해 결과를 분석했다. 그 결과 중화항체*의 역가**인 PRNT90 평균값이 1형 바이러스에서 48.21, 3형 바이러스에서 125.9로 비교적 높은 수치를 보인 반면, 5형 바이러스에서는 7.7로 매우 낮았다. 접종 후 항체가 형성되는 비율인 중화항체양전율에서도 5형 바이러스는 35%로 가장 낮게 나타나, 3형 바이러스 기반의 백신이 5형 바이러스에 대해서는 방어효과가 현저히 낮다는 사실이 확인됐다.

* 바이러스와 결합해 바이러스를 무력화하는 항체
** 혈청 중에 포함돼 있는 항체의 양

현재 상용화된 백신은 생백신 혹은 사백신으로, 바이러스를 약화시키거나 혹은 불활성화해서 만든다. 바이러스를 직접 투여하는 만큼 두통, 발열과 같은 약한 부작용은 물론 뇌수막염, 신경염, 홍채염 등을 유발할 수 있다. 또 생백신은 면역기능이 저하된 이들에게 감염을 유발할 수 있다. 사백신은 생백신보다 안전성은 높지만 접종 횟수가 5회(생백신은 2회)로 편의성이 떨어지며, 알레르기성 물질 혹은 수은 제제로 인한 안전성 문제가 있다.

기존 백신의 한계를 극복하고 다양한 유전자형에 방어하기 위해서는 차세대 백신 개발이 시급하다. CEPI(전염병대비혁신연합) 등 국제 기관은 일본뇌염을 포함한 신종 바이러스 백신 개발을 추진 중이다.

효과∙안전성 높은 백신으로 백신 주권 확보

차백신연구소는 독자개발 면역증강 플랫폼인 L-pampo™와 Lipo-pam™을 활용해 차세대 일본뇌염 재조합 단백질 백신 개발을 추진하고 있다.

차백신연구소는 보건복지부가 주관하는 2024 백신실용화기술개발사업에 ‘JEV(일본뇌염) 재조합 단백질 백신제형 후보물질 발굴 및 유효성 평가’ 과제의 주관기관으로 선정됐다. 공동연구개발기관인 조선대학교 산학협력단(의과대학 김동민 교수 연구팀), 위탁연구개발기관인 전남바이오진흥원 생물의약연구센터와 협력해 새롭게 출현하는 ‘신종 5형 유전자형(GV) 일본뇌염 바이러스’를 효과적으로 방어하는 백신을 개발하는 것이 목표다.

차백신연구소는 3형과 5형 바이러스를 비롯한 다양한 유전자형에 대해 교차 방어능을 유도할 수 있는 항원을 개발한다. 여기에 독자개발한 면역증강제 L-pampo™ 및 Lipo-pam™을 접목해 면역반응을 강력하게 유도할 수 있는 백신 후보물질을 발굴한다.

차백신연구소는 선행연구에서 L-pampo™를 사용한 일본뇌염 백신 제형의 우수성을 확인한 바 있다. 다른 면역증강제를 사용한 백신 제형 대비 중화항체 역가인 PRNT 수치가 2~4배 높은 것으로 나타났다.

현재 일본뇌염 백신은 전량 수입에 의존하고 있다. 사백신 가운데 일부 국내에서 제조되는 품목이 있지만, 원료는 모두 일본에서 수입되고 있다. 그런만큼 신규 백신을 개발하면 백신 주권을 확립하고 차백신연구소의 신규 수익을 창출할 것으로 기대된다. #