서울아산병원 감염내과
정용필

코로나19 백신 보급과 적극적인 방역 정책에 힘입어 2021년 여름 이후로는 빠르게 일상으로 복귀할 수 있을 것이라는 희망은 인도발 델타 변이주의 급격한 확산으로 인해 허망한 꿈이 되어 버렸다. 이후 더욱 강화된 단계의 사회적 거리두기가 수개월째 지속되며 누적된 피로감에 위드 코로나를 반기는 사람들이 늘어나고 있다.

 

코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)는 외막에 있는 spike 단백질이 사람 세포의 세포막에 있는 ACE-2라는 수용체에 결합하여 세포안으로 들어가면서 감염이 시작된다(그림 1). 그러므로 코로나19 바이러스의 spike 단백질이 이 ACE-2 수용체에 잘 결합할수록 바이러스의 감염이 더 쉽게 일어날 수 있으므로 전파력이 증가하게 된다. 또한 이런 결합력이 증가되면 사람 세포 안으로의 침범이 더 잘 일어나 바이러스 증식이 더 잘될 수 있어 병독성이 증가될 수도 있다. 중국 우한에서 시작되어 전세계로 전파된 코로나19 초기 유행주(wild type, 이하 우한주)가 사람에서 감염을 일으키고 증식되면서 여러 유전자 변이주들이 발생되었다. 그 중 경쟁력 있는 바이러스가 선택되어 진화하였는데, 가장 대표적인 변이주가 영국에서 첫 발견된 알파 변이주이다. 코로나19 바이러스에 감염 및 전파에 가장 중요한 단백질이 spike 단백질이므로 문제가 되는 변이주들의 주요 유전자 변이는 모두 spike 단백질 내에서의 변이이다.

 

알파 변이주는 spike 단백질이 ACE-2 수용체와 결합하는 부위에 변이가 생겨서 결합력이 강하게 증가되어 기존 유행주인 우한주(wild type)에 비해 전파력과 병독성이 현저히 증가하였다. 그러나 감염을 막는 중화항체가 결합하는 부위에는 변이가 생기지 않아 백신의 효과는 큰 변화 없이 유지되었다(그림 2). 그러나 인도에서부터 시작된 델타 변이주는 spike 단백질 변이들이 ACE-2 수용체에 결합 친화력을 더 높여주고, 중화항체의 결합을 방해하는 특성을 동시에 가져서, 더 높은 전파력을 가지면서 백신 효과를 감소시키게 되었다. 그래서 델타 변이주는 알파 변이주보다 전파력이 1.6배 높고, 입원율은 2.3배 높다. 또한 확진자가 가족 내 다른 구성원에게 전파시킬 가능성도 기존 유행주는 10-20% 였으나, 델타 변이주는 40-50% 정도로 높다. 델타 변이주의 확산 속도가 매우 빨라 2021년 봄만해도 국내 코로나19 바이러스의 95% 이상이 알파 변이주였으나, 여름을 지나면서 수개월 사이에 델타 변이주가 98% 이상을 차지하게 되었다. 그림 3에 주요 변이주의 특징을 정리하였다. 델타 변이주가 감염 전파력이 가장 좋기 때문에 이제는 전세계 모든 국가에서 기존 유행주를 대체하게 되었다.

 

 

그럼 이러한 변이주들이 어떻게 생성될까? 전문가들은 면역저하자가 코로나19 바이러스에 감염되면 드물지 않게 감염 및 바이러스 복제가 수 주까지 지속되고, 그 과정 중에 감염자의 부분적인 면역력으로 인한 선택압력 때문에 spike 단백질에 면역 회피를 용이하게 하는 변이와 수용체 결합력이 증가되는 변이가 발생된다고 판단하고 있다. 이런 과정으로 발생된 변이주들 중에 가장 경쟁력 있는 변이주가 선택되고 확산된다고 보고 있다. 면역저하자가 코로나19 변이주 발생의 근원이므로 백신으로 코로나19에 감염되지 않게 하는 것과 감염 시 빠른 시간 내에 바이러스를 완치할 수 있는 치료전략을 개발하는 것이 코로나19를 극복하기 위한 또 하나의 숙제이겠다. 델타 변이주의 확산으로 기존 코로나19 백신은 쓸모가 없어진 것일까? 영국의 인구집단 수준의 연구결과를 보면 백신의 감염예방효과가 기존의 바이러스에 대한 것에 비해 절대치로 10% 정도는 낮아지기는 했지만 여전히 높은 수준이었다.

 

델타 변이주에 대해 아스트라제네카 백신 2차 접종완료 후 감염예방효과는 67% 였고, 화이자 백신 2차 접종완료 후 감염예방효과는 88% 였다. 백신 접종 후 5-6개월 정도가 되면 델타 변이주에 대한 중화항체가(neutralizing antibody titer)가 초기에 비해 현저히 감소하게 되어 1/4 정도로 된다. 감염 자체를 예방하려면 높은 중화항체가가 유지되어야 하나 백신 접종 후 수개월이 지나면서 중화항체가가 감소하게 되어 델타 변이주에 대한 감염 위험은 다시 증가되게 된다. 그러나 여전히 항체를 추가적으로 생산할 수 있는 기억세포(memory B cells)와 항바이러스 작용을 하는 세포성면역은 유지되므로 감염이 되어도 중증감염이나 사망으로 진행은 효과적으로 예방해준다. 질병관리청의 2021년 5월부터 8월까지의 국내 확진자 10만명대상 분석에서 코로나19 감염 후 전체 환자에서 중증화율은 2.2% 였는데 접종완료군은 0.6%로 백신의 중증예방효과가 77% 였고, 전체 치명률은 0.28% 였는데 접종완료군의 치명률은 0.1%로 사망예방효과는 74% 였다.

장기이식 환자를 비롯한 면역저하자에서는 백신 접종 후 중화항체 생성률이 30%-50% 정도라서 2차 접종 완료 후 추가적으로 부스터 접종을 하면 70-80%로 증가한다고 알려져 있다. 그러므로 면역저하자에 대한 부스터 접종(추가접종)이 필요하다는 의견이 지속되어 왔다. 백신 접종 후 6개월이 지나면 중화항체가가 델타 변이주 감염증을 예방할 수 없을 정도로 낮아져 고위험군에서는 추가접종이 필요하다는 의견 때문에 이스라엘에서는 2021년 7월 말부터 65세 이상 고령자에게 화이자 백신으로 추가접종을 시작하였고, 최근 110만명의 추가접종 효과를 발표하였다. 추가접종군은 추가접종 미시행군에 비해 감염예방효과가 11배, 중증화 예방 효과는 20배가 높았고, 추가접종 시 이상반응은 2차 접종시보다는 경하거나 비슷하였고, 예상치 못한 이상반응이나 중증 이상반응은 보고되지 않았다. 아직까지 WHO는 전인류에게 기본 접종할 백신 물량이 절대적으로 부족하고 기본 접종으로도 입원 및 사망 예방효과가 6개월 이상 잘 유지되기 때문에 추가접종을 권고하고 있지는 않지만, 많은 전문가들은 나라 단위의 코로나19 방역을 위해서는 각 나라들이 전국민에게 추가접종을 하게 될 수밖에 없을 것이다라고 생각하고 있다. 우리나라도 10월부터 면역저하자, 요양병원 등 감염취약시설 입소자, 의료기관 종사자 등에 대한 추가접종을 시작하였다. 아직 젊은 나이대에 대한 추가접종 시 이상반응에 대한 충분한 자료가 확보되지는 않았지만 65세 이상 자료로 유추해보면 2차접종과 비슷한 정도의 부작용이 예상된다.

위드 코로나는 여러 단계를 거쳐 실현될 것이며 점차로 예전의 일상으로 돌아갈 수 있게 될 것이다. 그 과정에 인플루엔자 백신처럼 안전한 백신 개발이 추가적으로 필요할 수 있고 또 갑작스레 새로운 변이주가 등장하여 문제될 수도 있어 지금으로서는 어떤 시기에 일상으로의 완전 복귀가 될 수 있을 지 예측하기는 어렵다. 국가 수준에서 코로나19 백신 접종률이 높아질수록 감염자 수 및 중증환자수를 사회적으로 감내할 수준으로 유지할 수 있으며, 그에 따라 방역정책도 조금씩 완화되리라 기대해본다.