▶ 인공감염의 단점 모두 해결한 ‘먹이는 PED-X live’ 
… 바이러스가 몸 밖으로 배출되지 않아 농장 재발 없고, 변이도 유발하지 않아
▶ ‘먹이는 PED-X live’가 프라이밍 역할, ‘PED-X’가 부스팅 역할 맡아
… 현재 유행 중인 PED바이러스에 대항할 수 있는 유일하게 상용화된 면역도구

1. PED(Porcine epidemic diarrhea, 돼지유행성설사증)의 개념과 한돈농가의 경제적 피해

PED는 코로나바이러스에 의하여 야기되는 돼지 질병으로 물설사와 체중 감소 등 임상증상이 나타나며, 갓 태어난 자돈은 거의 100% 폐사한다. 설사로 체내의 영양과 수분이 빠르게 빠져나가는 상황에서 아무것도 먹지 못하니 굶어 죽는 것이다(모돈의 젖은 포유자돈의 유일한 영양 공급 수단이지만 PED에 걸린 복의 모돈은 대개 젖이 마른다). PED가 발병한 농가에서는 인공감염(후에 서술) 또는 백신으로 대처하는데, 최초 발병농가의 경우 최소 2~3주간 태어나는 모든 자돈이 폐사하며, 조치가 미흡하면 피해기간이 길어진다. 급한 불을 끈 농가라도 하더라도 사후관리가 잘 안 되면 질병이 끊이지 않고 재발생한다(많은 사람들이 독감백신을 맞지만 해마다 환자가 발생하는 것과 비슷한 이치이다).

양돈장은 정교한 공장과 비슷하다고 생각하면 된다. 공장에 문제가 생겨 최소 2주 이상 모든 생산이 중단되고, 이후로도 수시로 기계가 고장 나 멈춘다면 굉장히 괴로울 것이다. 그래서 PED를 한 번 경험해 본 농가들은 그 무서움을 잘 알고 있다. 
(사진 1) 중앙에 구불구불한 구조물이 돼지의 소장이다. 투명하게 보이는 장은 원래의 모습이 아니라 데미지를 입은 상태를 의미한다. 바이러스의 공격으로 인해 장세포가 죽으니 장벽이 얇아지고, 공기가 차기 때문에 투명하고 부풀어올라 보이는 것이다. 

(사진 2)는 아프리카 난민들처럼 앙상하게 마르고 뼈가 유난히 두드러져 보인다. 설사로 계속 영양분이 빠져나가는데, 젖도 먹을 수 없으니 굶어서 저렇게 된 것이다. 또한 젖은 열을 공급하는 역할도 하는데, 이게 없으니 추워서 서로 옹기종기 붙어 있는 것이다. 새끼 돼지들은 저런 식으로 점차 말라가다가 수일 내에 모두 죽는다.  

2. 인공감염(feedback)의 장단점 

인공감염은 동물에서만 사용할 수 있지만 상당히 강력한 면역 방법이다. 코로나19에 한 번 감염된 사람은 다시 걸릴 확률이 적은 것과 동일한 개념을 적용한 것이다. 실제로 방어 효과는 매우 우수하다(주류학계에서는 백신보다도 효능이 우수하다고 보고 있다). 

(그림 1)처럼 PED에 걸린 새끼돼지의 소장을 믹서로 갈은 다음 희석시켜서 인공감염 재료로 사용한다. 그 안에는 상당량의 바이러스가 포함되어 있으므로 이것을 모돈에게 먹이면 PED에 대한 면역력을 획득할 수 있다. 면역된 모돈이 새끼를 낳으면 젖을 빨아먹는 과정에서 젖 속에 들어 있는 항체(IgA, 항체는 구조에 따라 총 5가지로 분류되는데 그중 한 가지 항체의 이름)를 물려받아 바이러스에 대항하게 된다. 아기에게 분유보다 젖을 먹이는 게 좋다는 이론도 이와 유사한 개념에서 나온 것이다. 

하지만 인공감염은 여러 가지 단점이 있다. 

첫째, 소장 내 들어 있는 바이러스의 양을 알 수 없다. 실험실에 의뢰하면 검사할 수는 있으나 현실적으로 대부분 농가는 검사 없이 인공감염을 실시한다. 좀 과장되게 이야기하면 그냥 맹물을 먹인 것인지 아닌지를 구별할 수도 없다. 

둘째, 재료 확보가 어렵다. 현재 농장에서 문제가 된다면 가능하지만, 미리 예방을 위해 사용하려고 할 때는 구할 방법이 없다. 

셋째, 재료를 만드는 과정에서 바이러스량을 희석시키긴 하지만 본래의 독성을 그대로 갖고 있는 상태라서 그 자체로 데미지를 줄 수 있다. 모돈의 번식성적에 영향을 줄 수 있고, 실제 피해 정도가 무시할 수 없는 수준이다. 

넷째, PED 이외의 바이러스를 전파할 수 있다. 돼지에서는 돼지생식기호흡기증후군(PRRS), 돼지써코바이러스(PCV2) 등도 매우 중요한데, 오히려 이러한 바이러스를 강제로 퍼트리는 결과를 야기할 수도 있다. 

다섯째, 인위적으로 농장 내 모든 모돈들에게 PED바이러스를 먹이기 때문에 이 바이러스가 농장 내에서 번식을 반복하면서 순환하고, 이것이 재발생의 원인이 된다. 우리가 현 코로나19 상황에서 비누로 손을 열심히 씻듯이 농장도 청소·소독 등에 특별히 철저하게 신경을 써야 하는데, 많은 농가들이 그렇게 실행하지 못한다. 

마지막으로, 반복적인 인공감염은 바이러스의 변이 속도를 가속화한다. 이 바이러스가 1971년 영국에서 처음 발견된 이후로 그동안 주로 아시아 국가들 사이에서만 유행했는데, 2013년 미국에서 처음으로 PED가 발생한 후로 전 세계로 바이러스가 퍼져 나갔다. 이 바이러스의 유전자를 분석한 결과, 기존 바이러스와는 상당한 차이가 있음을 알게 되었다. 그래서 기존 백신으로는 이 새로운 바이러스를 방어하지 못하는 사례가 비일비재하게 일어났다. 

뒤쪽에서 서술하겠지만, 최근 (주)중앙백신연구소에서 개발한 ‘먹이는 PED-X live’와 ‘PED-X’는 현재 유행 중인 바이러스를 활용하여 만든 것이다. 그러나 변이가 계속된다면 이 백신도 언젠가는 효과가 떨어질 것이다.  

3. PED 면역기전 : IgA, priming, boosting  

예전에는 전문가들 사이에서도 의견이 갈렸지만, 2013년 미국 발병 이후 많은 연구 예산과 인력이 투입되면서 이제는 어느 정도 학문적 합의(컨센서스, Consensus)가 끝난 상황이다. 

(그림 2)가 현재 가장 유력한 PED 면역이론이다. (그림 2)를 위에서 아래로 설명하겠다. 경구(입)로 체내에 진입한 바이러스는 소장에 도달한다. 소장에는 병원체에 대항하기 위한 면역세포들이 자리잡고 있는데, 이들이 바이러스를 인지하면 파이어판(Peyer’s patch)과 장간막림프절(Mesenteric lymph nodes)로 이동하여 IgA 플라스마세포 전구체와 IgG 플라스마세포 전구체를 자극한다. 이 자극된 전구체세포들은 장과 유선으로 자리를 옮기고, 이곳에서 분화하여 IgA 항체를 분비한다(같은 방식으로 IgG도 분비하지만 면역에서 중요한 것은 IgA). 이 IgA가 초유와 젖을 통해 갓 태어난 포유자돈에게 전달되면 비로소 PED바이러스에 대한 면역력이 형성되는 것이다. 

이때 활동을 마친 IgA 플라스마세포는 회장과 비장에서 기억세포의 형태로 잔존한다. 수일 내로 사라지는 일반 면역세포와 다르게 기억세포는 수개월 이상 생존한다. 그래서 다음 번에 동일한 병원체가 침입하게 되면 즉각적으로 더 빠르고, 더 강력한 면역반응을 일으킨다. 이것을 기억면역 혹은 부스팅(boosting) 효과라고 부른다. 상대적인 개념으로 윗 단락에서 처음으로 장관 면역계를 자극하는 행위를 가리켜 프라이밍(priming)이라고 한다. 

4. ‘먹이는 PED-X live’와 ‘PED-X’

위 이론을 그대로 접목하여 탄생한 것이 ‘먹이는 PED-X live(경구투여용)’와 ‘PED-X(근육주사용)’이다. ‘먹이는 PED-X live’가 프라이밍, ‘PED-X’가 부스팅 역할을 맡는다. 그래서 (주)중앙백신연구소가 권장하는 백신 프로그램은 ‘먹이는 PED-X live(1차)’–‘PED-X(2차)’–‘PED-X(3차)’, 총 3회 접종을 하게 되어 있다. 

굳이 ‘먹이는’이라는 타이틀을 붙인 것은 기존 백신은 근육주사용으로 개발된 관계로 위 이론처럼 장관면역을 자극하기에는 적합하지 않기 때문이다. ‘먹이는 PED-X live’는 지금 유행하고 있는 PED바이러스를 경구백신 형태로 상용화한 세계 최초의 사례이다. 통상적으로 프라이밍 백신은 생독백신(살아 있는 바이러스 함유)의 형태, 부스팅 백신은 사독백신(죽어 있는 바이러스 함유)의 형태로 개발하는데, 이 두 가지 타입의 PED 백신을 모두 갖고 있는 것은 (주)중앙백신연구소뿐이다.

다른 회사는 이미 유행이 지난 바이러스를 사용하거나 사독백신만 갖고 있거나 주사 형태의 생독백신을 갖고 있다. 

5. 방어 효과 

(그림 3)에서 그룹 1이 이번에 개발된 백신(생-사-사)을 접종한 그룹이고, 나머지 그룹 2, 3은 그렇지 않은 그룹이다. 보다시피 백신을 접종해야만 높은 수치의 IgA를 만들어 낼 수 있다.

(그림 4)에서 그룹 1은 백신 접종한 후 바이러스 공격한 것, 그룹 2는 바이러스 공격만 한 것, 그룹 3은 아무것도 안 한 것이다. 상식대로 그룹 2는 임상증상이 강하게 나타난다. 백신을 접종한 그룹 1은 미약한 수준의 증상이 나타났다. 그룹 3은 증상이 전혀 없었다. 비록 백신 접종 그룹에서 증상이 보이긴 하나 7일령 체중을 비교해 봤을 때 그룹 3과 차이가 없었다(양돈장에서는 잘 먹고 잘 크는 것이 수입과 직결되는 문제라 체중이 중요하다).

같은 논문의 실험이다. 이번엔 생존율을 관찰한 것이다(그림 5). 백신을 접종하고 바이러스로 공격한 그룹 1과 아무것도 하지 않은 그룹 3은 100% 생존한 반면, 백신 접종 없이 바이러스로 공격한 그룹 2는 2일이 지난 후부터 폐사가 시작되어 5일째는 모든 돼지가 죽었다. 

결과를 요약하자면, 백신 접종 후 농장에 바이러스가 침입하면 일부 돼지에서 미약한 수준의 설사증상이 나올 수 있으나 곧 회복되며 100% 생존한다고 말할 수 있다. 

6. 인공감염의 모든 단점 해결, 안전성 등 확인 

… 지금 유행 중인 PED바이러스에 대항할 수 있는 유일하게 상용화된 면역도구

‘먹이는 PED-X live’는 인공감염 파트에서 적어 놓은 모든 단점을 해결했다. 일단 일정한 품질의 백신을 상시 공급할 수 있다. 또한 바이러스의 독력을 약화시켰기 때문에 모돈에 접종했을 때 병원성이 유발되지 않고 바이러스가 몸 밖으로 배출되지 않는다(자돈에 접종하면 배출되지만 이 백신은 모돈에만 접종하므로 문제가 되지 않는다). 그래서 농장에서 바이러스가 순환하여 재발하는 현상도 일어나지 않는다. 그 결과, 바이러스의 변이도 유발하지 않는다. ‘먹이는 PED-X live(1차)–PED-X(2차)–PED-X(3차)’ 백신 프로그램은 지금 유행 중인 PED바이러스에 대항할 수 있는 유일하게 상용화된 면역도구라고 확신한다. 

■ 참고문헌 
1. Chattha, K. S., Roth, J. A., & Saif, L. J. (2015). Strategies for design and application of enteric viral vaccines. Annu. Rev. Anim. Biosci., 3(1), 375-395.
2. Jang, G., Won, H., Lee, D. U., Noh, Y. H., Lee, S. C., Choi, H. W., ... & Lee, C. (2019). Assessment of the safety and efficacy of an attenuated live vaccine based on highly virulent genotype 2b porcine epidemic diarrhea virus in nursing piglets. Veterinary microbiology, 231, 120-128. 

▣ 오현석 수의사
(주)중앙백신연구소
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▣ 출처
피그앤포크한돈 2020년 12월호 418~423p