Modified-live vaccines ‘by far” most effective tool for combatting PRRSV

약독화 백신 – ‘현재까지’ PRRS 바이러스에 대항하기 위한 가장 효과적인 방법

 

요점(key points)

 

PRRS 약독화(생독) 백신은 PRRS 바이러스의 야외 감염과 유사한 백신주 접종을 통해 백신주와 근연 관계에 있는 야외주에 대해서 강력한 면역력을 형성시킨다.

 

대부분의 PRRS 백신은 부분적이지만, 분명하게 다양한 종류의 PRRS 균주에 대해서 교차 면역을 형성한다. 비록 백신주와 야외주간의 유전적 유사도가 떨어질수록 면역력의 강도는 떨어지지만, 약독화 백신의 사용은 거의 대부분 유용한 측면이 많다.

 

약독화 백신은 접종 이후 증식하기 때문에 육성돈에 있어서는 1회 백신으로 충분하다.

 

조에티스(Zoetis)의 글로벌 생물학 연구팀(Global biologicals research)의 연구 책임자인 Jay Calbert 박사에 따르자면 'PRRS 약독화 백신은 양돈산업에서 현재까지 PRRS 바이러스를 컨트롤 하기 위한 방안 중 가장 효과적인 방법'이다.

 

약독화 백신의 강점 중 하나로는 약독화 백신은 야외 감염과 비슷한 경향을 보인다는 것이다. 약독화 백신은 유전적으로 동일하거나 근접 관계에 있는 PRRS 야외주의 재감염에 있어서 강력한 면역력을 형성하기 때문에 재감염 시에 바이러스혈증이나 항체가의 상승이 보이지 않는 “청정면역 (Sterilizing immunity)”을 형성할 수도 있다.

 

약독화 백신은 접종 이후 생체 내에서 증식을 한다. 그렇기 때문에 항체 형성 뿐만 아니라 세포 매개성 면역도 자극하는 효과가 있다. 그리고 육성돈에 있어서는 단 한번의 백신으로도 출하시까지 방어력이 유지된다. 반면, 불활화(사독) 백신의 경우에는 부형제(Adjuvant)가 필요하며 대부분 2회 접종이 필요하다.

 

하지만 과학적으로 밝혀진 바에 따르자면 한계점 또한, 존재한다. 현재 사용 가능한 모든 PRRS 약독화 백신은 PRRS 청정 돈군에 있어서는 병원성을 보이는 경향이 있으며 특히, 모돈의 임신 시기중 3/4 시기에 심하다. 또한, 백신 사용 시 야외주 항체와 구분이 안 가기 때문에 PRRS 조사 시에 결과의 해석을 어렵게 한다.

 

더불어, 약독화 백신이 돈군 내에 지속 감염되어 전체 돈군 내의 면역력의 형성에는 별다른 영향을 끼치지 않고 오히려 비접종 돈군으로 전파될 가능성도 있다. 게다가 Jay Calbert 박사에 따르자면 약독화 백신주가 야외주와 재조합되어 새로운 바이러스를 만들어 낼 가능성도 존재한다.

 

 

“좋은 소식과 나쁜 소식”

 

Jay Calbert 박사는 PRRS 약독화 백신의 교차 면역에 대해서 “좋은 소식”과 “나쁜 소식”을 발표했다. 

 

전부는 아니지만, 거의 대부분의 PRRS 약독화 백신은 유전적으로 매우 먼 PRRS 야외주에 대해서 부분적이지만 통계적으로 유의미한 정도의 교차 면역 반응을 유도해 낼 수 있다. 하지만 이 교차 면역의 정도는 백신주와 야외주간의 유전적 거리가 멀어질수록 떨어지는 경향을 보였다.

 

Jay Calbert 박사는 이 유전적인 근접도가 백신을 사용했을 때에 방어력을 가질 수 있는가 판단할 때에 사용 가능한 한가지 지표로서 이용될 수 있다고 한다. 하지만 “이러한 유전적 근접도가 어느 정도가 필요한지는 논란의 여지가 있으며 지역별로 다른 경향을 보인다”라고 Jay Calbert 박사는 말을 이어갔다.

 

미국의 경우로 국한시켜서 생각해보면 현재 상용된 4가지 종류의 PRRS 약독화 백신의 경우, 이 백신들은 현재 가장 많이 유행중인 PRRS 야외주와 비교해 보았을 때에 모두 비슷한 정도로 유전적 근접도를 보인다. 백신 바이러스와 야외주간 비교시 ORF5 부위에 유전적 근접도가 있다 하더라도 이는 방어력과 무관하다. ORF5 부위는 전체 바이러스 유전자 중 단지 4%만 차지하기 때문이다.

 

백신으로의 순화과정

 

대부분의 약독화 백신은 약독화 과정을 거치게 됨으로써 병원성을 낮추어 안전성을 확보한다. 이러한 약독화 공정에는 야외주를 세포 배양 시스템을 이용하여 수회 계대 배양하는 과정이 필요하다. 이 과정 중에서 바이러스는 주기적으로 안전성과 효력을 확인하게 된다.

 

낮은 정도의 계대 수를 거친 바이러스는 효과는 있을 수 있으나, 안전성이 결여된 경우가 많기 때문에 추가적인 계대 배양이 필요하게 된다. 하지만 너무 많은 계대 배양을 거치게 된다면 안전성은 올라가지만 효능이 없어지는 경우가 발생한다. 계대 배양을 거친 바이러스가 효능과 안전성 두 가지를 보이게 된다면 이를 백신 바이러스의 후보로서 선별된다.

 

PRRS 바이러스의 경우에는 이러한 약독화 과정이 다른 부분이 있다. 돼지에 있어서 PRRS 바이러스가 타겟으로 삼는 세포는 대식세포(Macrophage)이다. 2004년에 조에티스의 연구진에 의하여 PRRS 바이러스가 세포를 감염시키기 위하여 필요한 수용체는 CD163이라는 것이 밝혀졌다.

 

거의 모든 PRRS 약독화 백신은 'MA-104'라는 원숭이 신장세포에서 유래한 세포주에서 야외주를 계대 배양함으로서 만들어졌다. MA-104 세포는 기존에는 유일하게 PRRS 바이러스가 증식하는 세포주라고 알려져 있었으며 마찬가지로 CD163이라는 수용체가 존재하지만 이는 원숭이 종에 특이적인 CD163 분자이다.

 

“PRRS 바이러스를 원숭이 세포에 자라게 강요함으로써 PRRS 바이러스는 돼지의 대식 세포에서 증식하지 않게 됩니다. 백신 접종으로 바이러스가 돼지 체내로 들어간 경우에 다시 돼지 대식 세포에서 증식되기 까지는 상당한 시간이 걸리게 되며 수회 증식이 되어야만 마침내 대식 세포에 감염될 수 있습니다.

 

기존의 약독화 과정은 일시적인 것에 불과하며 만약에 돼지로부터 다시 분리한 백신 바이러스를 원래 백신주와 비교해 본다면 완전히 다른 증식성을 보이게 됩니다”라고 Jay Calbert 박사는 강조했다.

 

이러한 점에서 유일한 예외로 존재하는 것이 조에티스에서 획기적인 약독화 과정을 거쳐 개발된 포스테라 PRRS 약독화 백신이다. 포스테라 PRRS 백신은  P129라고 명명된 PRRS 야외주를 재조합된 비원숭이 세포에서 계대 배양함으로서 만들어진 백신이다.

 

이 때 사용된 비원숭이 세포에는 돼지 종에서 발현되는 CD163 수용체를 발현시켰으며 이를 통해서 백신 바이러스는 돼지 체내에서도 잘 증식이 되고 약독화된 특성도 지속적으로 유지되게 된다.

 

이러한 결과로서 개발된 백신은 보다 안전하기에 1일령부터 매우 어린 일령의 돈군(이유 전)에 사용 가능한 백신으로 최초로 허가를 받은 백신이 되었다. 이유 전 백신 접종이 가능해짐으로써 이유 전에 면역력을 형성할 수 있게 되었으며 이 백신은 6개월 간의 면역 지속성을 보이며 광범위한 교차 면역을 보이는 특성을 보인다.

 

Jay Calbert 박사에 따르자면 비록 약독화 백신들이 아직 문제점이 있음에도 불구하고  PRRS 컨트롤에는 최선의 방법이며 향후 이 백신들에게 엄청난 발전이 있을것로 기대된다고 한다.

 

다른 종류의 PRRS 백신

 

불활화 백신은 약독화 백신과 비교해 봤을때 안전하지만 부형제가 필요한 점 그리고 추가 접종이 필요하며 효과가 떨어지는 편이다. Jay Calbert 박사에 따르자면 언젠가 보다 좋은 부형제가 개발된다면 효과가 보다 개선될 것이라고 한다.

 

유전자 재조합 백신의 경우에도 마찬가지로 단점이 존재한다. 예를 들자면 유전자 재조합 백신은 광범위한 교차 면역을 가질 수 있을 것 같으나 현재까지는 특정 균주에 대해서만 어느 정도의 효과를 보이고 있다.

 

Jay Calbert 박사는 이외에도 다른 종류의 실험적인 백신에 대해서도 언급했다. 재조합 단백질 백신(Subunit vaccine)의 경우에는 사독 백신과 비슷하고 DNA 백신의 경우에는 제조에 고비용이 소요되며 허가를 받기도 어렵다고 한다.

 

그에 따르자면 실험적인 바이러스 벡터를 이용한 백신도 DNA 백신과 비슷한 특성을 가지고 있으며 이와 더불어 어느 균주에서 어느 부위의 단백질을 이용해야 할지에 대해서도 아직 규명이 되지 않았다고 한다. 다가 백신(Poly-epitope vaccine)의 경우도 교차 면역을 위하여는 보다 나은 부형제가 필요하다고 한다.

 

 

Reference

1 Diaz I, et al. Characterization of homologous and heterologous adaptive immune responses in porcine reproductive and respiratory syndrome virus infection. Vet Res. 2012 Apr 19;43:30. doi: 10.1186/1297-9716-43-30.
2 Batista L, Pijoan C, Dee S, Olin M, Molitor T, Joo HS, Xiao Z, Murtaugh M. Virological and immunological responses to porcine reproductive and respiratory syndrome virus in a large population of gilts. Can J Vet Res. 2004;68:267-273.
3 Rahe MC, Murtaugh MP. Mechanisms of Adaptive Immunity to Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus. Dixon L, Graham S, eds. Viruses. 2017;9(6):148. doi:10.3390/v9060148.
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