첫 mRNA 백신 등장, 아나필락시스의 원인은 PEG일까?

2020년 1월 20일 국내 첫 COVID-19 확진자가 나왔다. 1년 이상의 시간이 흘렀지만, 아직도 전 세계는 코로나 팬더믹에서 벗어나지 못하고 있다. 이러한 팬더믹에서 벗어날 수 있는 백신이 2020년 말에 나오기 시작했다. 2020년 12월 화이자가 긴급 FDA 승인을 받고 이어 모더나도 긴급 FDA 승인을 받은 이후 전 세계적으로 백신을 맞기 시작했다. 

그러나 다른 백신에 비해 빨리 만들어졌을뿐더러 첫 mRNA 백신이기에 많은 걱정 속에서 접종이 시작되었다. 기존의 백신보다 빈번한 발열, 오한, 근육통 등의 부작용도 문제였지만 가장 큰 관심사는 아나필락시스였다. 서울대학교병원 의학 정보에 따르면, 아나필락시스란 항원 항체 면역 반응이 원인이 되어 발생하는 급격한 전신 반응이다. COVID-19 백신에서 아나필락시스의 정확한 원인은 밝혀지지 않았다. 그러나 많은 전문가는 PEG(polyethylene glycol) 때문이라고 주장한다. 먼저 PEG에 대해 알아보려 한다. mRNA는 그 자체만으로는 상당히 불안정하여 제대로 명령하기 어렵다. 따라서 PEG는 불안정한 mRNA를 안정하게 만들어 주기 위한 보호제의 역할을 한다. 아래의 그림을 참고하면 더욱더 쉽게 이해할 수 있다.

[이미지 제작=대한민국청소년기자단 3기 차은혜기자]

PEG는 의약품이나 치약, 화장품 등 실생활에 널리 사용되고 있다. 이 중 의약품에서 PEG의 사용을 살펴보려 한다. PEG가 결합하지 않은 단백질 의약품은 여러 질환에서 중요하게 사용된다. 그러나 단백질 자체가 의약품으로서 여러 문제점을 제기한다. 예를 들어, 경구 투여 시 매우 낮은 생체 이용률을 보이고, 혈액 중에서 짧은 반감기로 인해 자주 주사를 투여해야 하기에 불편할 뿐만 아니라 면역원성을 나타내기도 하여 사용이 제한되어 있었다. 이러한 문제는 단백질이 PEGylation에 의해 구조가 변형됨으로써 해결할 수 있었다. 전 경성대학교 약학대학 나동희 교수의 ‘PEGylaion 기술을 이용한 단백질 의약품 개발’ 논문에 따르면, 첫 번째로는 PEG 결합으로 인해 분자의 크기가 커짐으로써 신장에서의 소실이 감소하고 이로 인해 약물의 혈중 반감기가 증가할 수 있었다. 두 번째로는 비면역원성의 PEG가 단백질 표면에서 항체가 인식하는 항원 결정기를 가림으로써 투여된 단백질이 발현하는 면역원성이 감소하였다. 세 번째로는 PEG의 입체 효과에 의해 체내 단백질 분해 효소의 접근이 막혀 단백질 분해 효소에 대한 안정성이 증가하였다. 네 번째로는 PEG의 친수성 성질에 의해 수용액에서의 용해도가 증가하였다. 그러나 이런 변형으로 단점도 존재하였다. PEG의 결합으로 인해 약물 작용 수용체와의 결합률이 낮아지고 이에 따라 약물 자체의 활성이 감소할 수 있으며, PEG로 인해 약물의 구조가 더욱 복잡해지고, 규격 설정을 비롯한 분석이 어려워질 수 있다는 단점이 있다.

기존 화장품이나 드레싱 제제, 초음파용 젤 등에는 PEG가 자주 사용되었지만, 백신에서는 처음 사용되었기에 더욱 PEG의 안정성을 입증할 자료가 부족한 것은 사실이다. 그렇기에 아나필락시스와 PEG의 상관관계에 대해 부정하는 견해도 있다. 그들은 mRNA 백신의 PEG 양이 대부분의 PEG 화 약물보다 훨씬 적게 들어있다고 주장한다. 또한, PEG 화 약물은 직접적으로 정맥에 투여되기도 하지만, mRNA 백신은 근육에 투여하기에 혈액 내 항 PEG 항체가 있다고 하더라도 접촉이 현저히 적을 것이라고 주장한다. 모인 모기미 영국 뉴캐슬대 나노 의학 박사는 “PEG의 위험성이 과장되고 있다”라며 “PEG보다는 전통적인 백신 작용 메커니즘이 아나필락시스 반응을 유발하는 것으로 보인다”라고 하였다. 백신 주사를 맞을 때 국소 면역 세포가 자극받아 부작용이 발생할 수 있다는 설명이다.

PEG와 아나필락시스의 상관관계를 확실히 입증하지 못하는 상태에서 화이자와 모더나 백신을 맞아도 안전할까? 이에 대한 연구는 지속해서 진행 중이다. 이 중 JAMA(미국 의사협회 공식 학술지)에 기재된 두 가지의 연구를 이야기하려 한다. (첫 번째 사례 : Reports of Anaphylaxis After Receipt of mRNA COVID-19 Vaccines in the US-December 14, 2020-January 18, 2021, 두 번째 사례 : Allergic Reactions Including Anaphylaxis After Receipt of the First Dose of Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine) 첫 번째 사례는, 2020년 12월 14일부터 2021년 1월 18일까지 화이자 백신 9,943,247회, 모더나 백신 7,581,429회 접종한 사례이다. 이 중 66건의 아나필락시스 부작용을 CDC(미국 질병통제예방센터)에 보고하였다. 아나필락시스 증상이 보고된 비율은 4.7/100만이다. 부작용이 발현된 66명 중 61명(92%)은 응급치료로 에피네프린을 투약하였고 34명(52%)은 응급실에 가 치료를 받고 32명(48%)은 입원하였다. 이들 모두 치료 후 회복되었다. 두 번째 사례는, 2020년 12월 14일부터 2020년 12월 23일까지 1,893,360명에게 화이자 1회 접종을 시행하였다(여성: 1,177,527건, 남성: 648,327건, 공란: 67,506건). 이 중 CDC(미국 질병통제예방센터)에 보고된 아나필락시스 부작용은 21건이었다. 아나필락시스 증상이 보고된 비율은 11.1/100만이다. 보고된 21명 중 4명(19%)은 입원하였고, 17명(81%)은 응급실에 가 치료를 받았고 20명(95%)은 퇴원 후 회복된 것으로 알려졌다. 아나필락시스로 인해 사망한 사람은 없는 것으로 보고되었다. 백신 접종 후 증상 발현까지 시간은 평균 13분이었다. (2분~150분) 아나필락시스 발현 환자 중 15명(71%)은 15분 이내에 발현하였고, 18명(86%)은 30분 이내에 발현하였다. 이는 접종 후 30분간 병원에서 관찰하는 이유이다. 대부분의 발현 증상은 두드러기, 혈관부종, 발진 등이었다. 아나필락시스가 발현된 21명 중 17명(81%)은 이전에 알레르기 발현 이력이 있었던 것으로 밝혀졌고 7명(33%)은 과거 아나필락시스가 발현된 적이 있었던 것으로 밝혀졌다.

JAMA에 기재된 두 백신 연구에서 접종 이후 아나필락시스의 발생 확률이 극미하고 모두 회복되었기에 이에 대해서는 큰 걱정 없이 접종해도 좋을 것으로 보인다. 또한 현재 COVID-19가 활개 치는 가운데, 백신만이 팬더믹을 잠재울 수 있는 효과적인 도구라 보인다. 그러나 아직 PEG와 mRNA에 대한 상관관계가 확실하게 밝혀지지 않은 상황이기에 지속적인 연구가 필요하다. 화이자, 모더나 백신을 맞기에 앞서, 아나필락시스 발현 이력이 있거나 심한 알레르기 이력이 있는 일부 사람들은 접종 시 주의해야 한다. 또한 아나필락시스 이외에도 발열과 오한, 몸살 등은 흔히 보이는 부작용이기에 최상의 컨디션에서 접종해야 할 것으로 보인다. 백신 접종 후 발열, 오한 등의 부작용이 발생하는 경우 이부프로펜이나 나프록센 계열의 소염진통제보다 타이레놀의 성분인 아세트아미노펜 계열의 해열진통제를 복용하는 것이 도움이 된다. 그런데도 증상이 호전되지 않는 경우 빨리 의료기관에 가는 것이 좋다. 전 세계 모두 이른 시일 내에 COVID-19를 이겨내길 바란다.

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=3기 차은혜기자]