본 원고는 지난 4월 27일 한국양돈수의사회 주최 '2017 수의양돈포럼'에서 발표되었습니다. 

1. Adjuvant 의 정의

Adjuvant는 우리말로 면역 촉진제로 불려지고 있으나, 정확히 adjuvant 를 한국어로 정의하기 위한 단어는 정확한 것이 없다. Adjuvant는 라틴어에서 유래된 말로 “to help”즉 “무엇을 돕다”는 뜻을 가지고 있다 즉 약리학적으로나 또는 면역학적으로나 다른 물질에 좋은 영향을 미치는 물질이다. 예를 들어 Adjuvant가 백신에 첨가 될 경우 더 많은 항체가를 유발하고 이로 인해 긴 방어력을 가질 수도 있게 한다. 이러한 영향은 adjuvant가 백신의 면역 반응에 영향을 미쳐 백신 효능을 높이는 효과 중의 하나이다. 

더 나아가 특정 adjuvant는 특정 면역 시스템 또는 면역세포에 작용하여 면역 반응을 조정, 백신의 효능을 높일 수 있다. 예를 들어 일반적인 불활화 백신의 경우 B-세포(체액성 면역)를 자극하여 항체 형성을 높이는 경우가 있지만, 특정 adjuvant의 첨가로 인해 T-세포(세포성 면역)를 활성화시키는 경우도 있다. Adjuvant는 사람에서 많이 연구가 되고 있으나, 실제 상용화되어 사용되는 다양한 adjuvant는 주로 동물백신에서 많이 사용되고 있으며 가장 일반적인 adjuvant로는 aluminum hydroxide 와 mineral oil을 주성분으로 하는 oil adjuvant가 주로 사용되는 것이다.

2. Adjuvant의 작용 메카니즘

Adjuvants가 백신에 첨가될 경우 목적 항원에 대한 면역 시스템의 반응을 촉진시킨다 그러나 adjuvant 자체가 면역력을 제공하는 것은 아니다. 즉 다시 말해 adjuvant는 같이 투여된 항원의 면역 반응에 영향을 미칠 수는 있으나, adjuvant 자체에 대한 면역 반응을 유발하지는 않는다. 

Adjuvant의 가장 기본적이고 중요한 역할은 항원과 결합하여 항원 자체만으로 주입되었을 때 보다 더 긴 시간 동안 면역반응을 유도할 수 있다. 외부에서 유입된 외래물질 즉 항원은 체내에 주입되었을 경우 빠르게 분해되어 몸 밖으로 배출하는 것을 막아주는 역할을 하는 것이다. 가장 일반적으로 알려진 이러한 기능을 하는 것은 우리가 현재 많이 사용하고 있는 oil adjuvant 백신으로 일반적으로 오일 에멀젼으로 불리는 것이다. 또 하나 대표적인 알럼(aluminum hydroxide gel)이라고 불리는 adjuvant는 비정형 고분자 물질로 단백질 항원과 정전기적 결합을 통해 항원이 쉽게 몸에서 프로세싱 되는 것을 막아 항원의 면역반응을 길게 한다. 이러한 aluminum salt의 경우 사용되기 시작한지 벌써 70년이 넘은 대표적인 adjuvant 이다. 

최근 이외에도 박테리아 유래 톡신 단백질이 adjuvant 역할을 하는 것으로 알려져 이러한 면역 바이오 분자를 adjuvant로 사용하는 경우도 있다.

Adjuvant는 항원에 대한 adaptive immune response와 면역 반응을 향상시킬 수 있는 적정한 경로를 필요로 한다. 이러한 반응은 B 세포와 T세포 두 가지 주요한 형태의 반응으로 유도된다. Adjuvant는 각각의 종류에 따라 면역 향상 효과를 다른 형태로 보여주게 된다. 어떤 Adjuvant 가령 알럼의 항원을 전달해 주는 역할로 면역 반응을 촉진하게 되는데 주요 기전은 주사 부위에서 항원을 잡고 천천히 항원을 방출하면서 주사 부위에 여러 면역세포들을 모여들게 하여 면역 반응을 촉진하는 것으로 알려져 있다.

면역 반응을 촉진 시키는 adjuvant의 주요 기전

 ▶ Adjuvant는 다양한 경로를 통해 항원의 면역 반응을 향상 시킨다.

 ▶ 혈중 내에 항원의 잔류 시간을 증가 시킨다 

 ▶ 항원 제시 세포 antigen presenting cells 에 항원 흡수를 촉진시킨다 

 ▶ 대식세포(macrophages)와 임파구(lymphocytes)를 활성화 시킨다

 ▶ 면역호르몬(cytokines)의 생성을 촉진시킨다

3. Adjuvant의 부작용

Adjuvant가 면역 반응에 좋은 영향만 주는 것은 아니다. 특정한 adjuvant의 경우 백신의 면역 반응을 너무 심하게 일어나게 하여 부작용을 유발하는 경우가 있다. 이러한 부작용의 대표적인 증상은 발열 주사 부위의 이상 반응(붉은 피부색)을 유발하게 되고 심한 경우 쇼크를 유발하기도 하는데 어린 자돈에서 주로 나타나는 경우가 많다. 이러한 부작용의 대표적인 사례는 오일 adjuvant를 사용하는 구제역 백신에서 많이 나타나 농가에 적지 않은 피해를 준 경우이다. 

오일 adjuvant 는 특히 근육 주사를 했을 경우 무균성 농양이 주로 발생하는 경우가 많은데 이러한 반응은 축종에 상관없이 일어나는 것으로 알려져 있다. 특히 오일 adjuvant 의 사용은 항원의 양이 충분하지 않거나 면역반응 지속기간을 늘리기 위해 사용되는데 오일 adjuvant 의 점도나 그리고 에멀젼의 크기(수 마이크로에서 나노미터 수준의 크기가 일반적)가 일정한 분포를 이루고 있어야 하며 항원 전달 기능에 적당한 사이즈를 가져야 부작용을 줄일 수 있다. 

이에 반해 알럼(alum) 같은 합성 adjuvant 나 이미 사람에게서 사용이 검증된 adjuvant의 경우 그 부작용이 현저히 줄어드는데 이에 대한 백신 회사의 연구와 기술개발이 충분히 이루어지지 않고 있어 이에 대한 대비책이 필요하다. 

4. 결론

Adjuvant 는 백신의 효능을 향상 시키는 기술로 개발되어 불활화 백신은 물론 최근 생백신과 암백신과 같은 백신에도 다양하게 사용되고 있으며 adjuvant therapy라는 새로운 분야에도 적용되고 연구되고 있다. 그러나 이러한 유용한 반응 이외에도 항상 부작용을 안고 있는 것이 사실이다. 

앞에서 언급한 것과 같이 오일 adjuvant의 경우 우리는 이미 많은 부작용을 알고 이를 감수하고 사용하고 있는 실정이다. 그러나 지속적인 연구를 통해 부작용을 줄이고 또 동물에게 고통을 주지 않는 좋은 adjuvant 의 개발은 백신 개발 이상으로 중요한 기술이 되었다. 

최근 한 회사의 제품이 기존의 adjuvant 보다 향상된 자체 기술로 adjuvant 를 개발 상용화를 하고 있다는 소식은 동물백신에서도 새로운 adjuvant 개발이 이루어지고 더 좋은 백신 효과와 동물의 고통을 덜어주고 백신 접종의 어려움을 극복할 수 있다는 새로운 첫 걸음으로 기대를 해 본다.

5. References 

"Vaccines with aluminium-containing adjuvants: Optimizing vaccine efficacy and thermal stability". Journal of Pharmaceutical Sciences. 100 (2): 388–401.

"Unmet needs in modern vaccinology adjuvants to improve the immune response". Vaccine. 28 (S3): C25–3

. March 2012). "Antigen depot is not required for alum adjuvanticity". FASEB J. 26: 1272–1279

"Towards an understanding of the adjuvant action of aluminium". Nature Reviews Immunology. 9 (4): 287–293.