코로나19 감염 또는 백신 접종을 통해 생성된 중화항체의 면역 효과가 얼마나 오래 지속되는지, 얼마나 다양한 코로나바이러스 변이주에 대해 효과를 나타내는지에 대한 궁금증이 풀렸다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 한국바이러스기초연구소 신변종 바이러스 연구센터 최영기 센터장(연구소장 겸직, 충북대학교 의과대학 교수)과 바이러스 면역 연구센터 신의철 센터장(KAIST 의과대학교원 교수) 공동 연구팀은 백신을 접종하지 않은 코로나19 감염자와 백신 접종 후 돌파감염자의 혈액을 비교분석하여 이들의 중화항체 생성 및 면역 효과, 기억 T세포 반응을 규명했다.

전 세계적으로 코로나바이러스 변이주의 우세화가 지속되고 있는 가운데, 코로나19 백신접종 후에도 오미크론과 같은 새로운 변이주들에 의한 돌파감염사례가 잇따르고 있다. 그러나 돌파감염이 기존 백신에 의해 형성된 중화항체의 감소에 의한 것인지 아니면, 새로운 변이주에 대해서는 보호 효과가 없는 것인지에 대한 의문이 여전했다.

또한, 코로나19 백신 접종 횟수에 따른 효능 지속시간과의 상관관계에 대해서도 알려진 바가 없으며, 현재 사용되는 백신(초기 유행한 코로나19 우한주에 대한 백신)의 최근 발생하는 다양한 변이주에 대한 교차면역효과에 대해서도 구체적인 연구는 없었다.

연구팀은 백신 비접종자가 코로나19 초기형, D614G변이형, 또는 오미크론변이형 바이러스에 각각 감염되었다가 회복한 환자군과 코로나19 백신을 2회 혹은 3회 접종 후 오미크론에 돌파감염됐던 환자군의 혈청 내 중화항체를 비교분석하였다. 그리고 백신접종자의 경우 접종 후 1, 3, 5개월차의 혈청을 연속적으로 분석해 백신효과의 지속기간 및 중화항체의 특성을 추적했다.

연구 결과, 다양한 코로나바이러스 변이주들은 각기 다른 면역원성을 유도함을 밝혔다. 즉, 백신을 맞지 않은 사람이 초기 유행 바이러스주(우한주 및 유사변인체인 L, V주)에 감염되어 생성된 중화항체는 오미크론주의 감염을 막지 못하며, 반대로 오미크론주에 감염된 사람에게 형성된 중화항체는 지금까지 알려진 다른 어떠한 코로나바이러스 변이주의 감염도 막을 수 없는 것으로 나타났다.

백신 접종 횟수에 따른 중화항체의 효과는 백신을 2회 접종한 사람에 비해 3회 접종한 사람에게서는 더 오래 지속됐다. 코로나19 백신의 2회 접종을 통해 생성된 중화항체는 5개월 내에 소실되었으나, 3회 접종을 통하여 생성된 중화항체의 효과는 5개월 이상까지 유지됐다. 뿐만 아니라 백신을 3회 접종한 사람에게서 더 다양한 코로나바이러스 변이주들에 대한 보호 효과를 확인했다.

흥미롭게도 백신을 접종한 사람이 오미크론에 돌파감염되면 오미크론 변이(BA.1, BA.2 BA.5)를 포함한 현재까지 보고된 거의 모든 코로나바이러스 변이주에 대항할 수 있는 중화항체를 광범위하게 생성하는 것을 확인했다. 이 경우에도 백신을 2회 접종한 사람에 비해 3회 접종한 사람의 중화항체 반응이 더 증가했다.

백신 3회 접종 후 오미크론에 돌파감염되는 경우, 기억 T세포는 오미크론 변이주뿐 아니라 초기 코로나바이러스인 우한주에 대해서도 항바이러스 반응이 유사한 수준으로 강하게 나타남을 확인했다.

최영기 센터장(소장 겸직)은 “이번 연구는 코로나19 초기형뿐만 아니라 다양한 변이 바이러스를 대상으로 하여 최근 변이주들에 대한 실제적 교차면역반응을 분석했다는 것에 의의가 있다”며, “3회 이상의 부스터 백신 접종을 통해 앞으로 발생할 수 있는 새로운 코로나바이러스 변이주에 대한 중화항체까지도 생성시킬 수 있음을 시사한다”고 전했다.

신의철 센터장은 “백신 3회 접종 후 오미크론 돌파감염은 초기 우한주 바이러스와 새로운 변이주에 대한 기억 T세포 항바이러스 반응을 강하게 끌어올린다는 것을 확인했다”며, “기억 T세포의 반응으로 오미크론 돌파감염 회복 후 다른 변이주에 감염되더라도 증상이 경미할 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구는 충북대 정혜원 교수 연구팀, 고려대 송준영․노지윤 교수 연구팀, 국립중앙의료원 공공보건의료연구소 중개연구팀 등 다수의 임상병원과 공동으로 수행했으며, 국제 학술지 셀 리포트 메디신(Cell Reports Medicine, IF 16.988) 10월호에 게재됐다.

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