국가 실험실기반 생물테러대응 연구사업

Laboratory level national biodefense research

     
질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 병원체방어연구과     
  

Ⅰ. 들어가는 말
  2001년 911테러에 이어 그 해 10월에 발생한 우편물을 이용한 탄저포자 테러는 사회적 대혼란을  야기하는 불특정다수를 향한 생물테러가 현실화되었다는 이유로 국제적으로 큰 이슈가 되었다. 또한  이로 인하여 촉발된 생물테러의 위험성과 조류인플루엔자 및 최근의 신종인플루엔자 대유행은 의도적이든 비의도적이든 지속적인 전염병의 출현이 인류에게 늘 존재하고 있으며, 실제적인 국가 보건안전망과  위기대응시스템의 중요성이 다시 한 번 강조되는 계기가 되었다.
  많은 사회 경제학자들은 조류인플루엔자와 신종인플루엔자 대유행사태와 같은 예상치 못한 새로운  전염병의 전 세계적인 발생은 사회적 혼란뿐만 아니라 엄청난 경제적 피해를 발생시키는 재앙으로까지 이어질 수 있다고 경고하고 있다. 따라서 신종전염병 발생이나 생물테러를 완전히 예방할 수는 없다  하더라도, 피해를 최소화할 수 있는 충분한 대비가 필요하다고 하겠다. 이에 이 글에서는 질병관리본부 국립보건연구원에서 수행하고 있는 실험실 기반의 국가생물테러대응 연구사업과 그 성과를 소개하고자 한다.

Ⅱ. 몸 말

   1. 생물테러 가능 고위험병원체

  생물테러란 ‘사회 혼란을 의도하고 바이러스, 세균, 곰팡이, 독소 등을 사용하여 살상을 하거나 사람, 동물 혹은 식물에 질병을 일으키는 것을 목적으로 행해지는 행위’를 통칭한다. 역사적으로 생물테러는 이미 수세기 전부존재해 왔으며, 최근에는 미국 전역의 탄저균 우편테러로 인해 22명의 감염자와   5명의 사망자가 발생하기도 했다. 과거에는 일부 지역, 집단의 목적달성을 위한 수단으로 생물테러가   이용되었지만, 근래에 들어 국제 교류의 확대 등으로 유발될 수 있는 해외유입 신·변종 전염성 병원체의 출현 가능성과 함께 생물테러의 가능성도 갈수록 높아지고 있어 국가별 자국민의 안전을 위한 적극적인 대응 태세의 확립이 강조되고 있다.
  2005년 개정된 전염병예방법 제2조제7항에 고위험병원체란 ‘생물테러의 목적으로 이용되거나 사고 등에 의하여 외부에 유출될 경우 국민건강에 심각한 위험을 초래할 수 있는 전염병병원체’로 규정하고 있으며, 세균 13종, 진균 1종, 바이러스 및 프리온 18종, 총 32종을 지정하여 관리하고 있다. 이에 따라 질병관리본부 국립보건연구원은 2007년「고위험병원체 실험실진단지침」을 제시함으로써 32종 고위험병원체에 의한 전염병이나 생물테러 발생 시 신속하고 정확하게 대상 병원체를 진단하고 관련 연구가 보다 효율적으로 수행될 수 있는 기반을 마련하였다(Figure 1). 특히, 생물무기로 사용될 위험성이 높은 병원체인 탄저균, 보툴리눔균, 페트균, 야토균, 두창바이러스, 출혈열바이러스를 생물테러 가능 고위험병원체로 지정하였다.

                                                     
   2. 생물테러대응연구의 성과

  2002년부터 질병관리본부 국립보건연구원이 수행해 온 국가생물테러대응연구는 수익 및 사업성면에서 시장논리가 적용되기 어려운 현실을 고려하여 국가 주도의 산·학·연 협동사업으로 추진되어 왔으며, 특히 생물무기로 사용될 위험성이 높은 위의 6종의 고위험병원체에 대한 진단·탐지, 예방백신·치료제연구 등 실용화 중심의 연구개발을 지속적으로 수행하고 있다.
  또한 2002년 질병관리본부 국립보건연구원내에 생물테러 대비 탄저균 전용 생물안전시설 3등급(Biosafety level 3; BSL-3) 실험실을 설치하고, 2004년 BSL-3급 생물안전밀폐 종합실험동을 완공함으로 보툴리눔균, 페스트균 등 고위험병원체에 대한 안전하고 신속한 연구가 가능하도록 기반을 마련하였으며, 2010년 오송 이전과 때를 같이하여 생물안전시설 4등급(Biosafety level 4; BSL-4) 고위험병원체관리 특수복합시설 건립을 추진하고 있어, 시설인프라가 구축될 경우 관련 연구의 큰 견인차 역할을 할 수 있으리라 기대되며, 현재까지의 생물테러대응연구사업의 주요 실용화 성과를 소개하고자 한다.

  1) 다중탐지키트의 개발
  생물테러 발생 시 인명피해를 최소화하기 위해서는 발생상황을 조기에 인지하여 병원체 또는 독소를 감별 탐지하는 것이 매우 중요하다. 질병관리본부 국립보건연구원은 2003년 탄저포자탐지키트, 2004년 보툴리눔독소탐지 키트를 개발한 바 있으며, 2005년 수분 내에 검사결과를 판독함과 동시에 시료만   첨가하면 수행이 완료되는 면역크로마토그래피 분석방식의 다중탐지키트 개발에 성공하여 이를 상업화하였다(Figure 2). 이 키트는 주요 생물테러 대상 병원체 및 독소인 탄저포자, 보툴리눔 독소(A형), 브루셀라, 야토병, 콜레라(O1, O139 혈청형), 페스트, 리신, 폭스바이러스, 포도상구균 B독소 9종을   동시에 20분 내에 속하게 탐지하는 현장 탐지용 키트이다. 이 키트의 개발을 통해 국내탐지키트 제작 기술의 독자성을 마련하였으며, 국가 비축물자의 자체조달능력을 확보하게 되었고, APEC, 2009년 한·아세안 특별정상회의 등 다양한 국제행사의 성공적 진행을 위해 현장에 배치 활용됨으로써, 조기탐지 효과에 따른 인적, 물적 피해를 최소화하는 데 기여한 바 있다.
                                              

  2) 국내 고위험병원체 백신 및 치료제 개발
  치사율이 높은 고위험병원체에 대한 예방백신 개발은 생물테러 및 생화학전 등에 의한 전염병 발생 시 확산을 사전에 차단할 수 있는 가장 능동적이고 효과적인 방어수단으로 고려되고 있다. 현재 질병관리본부 국립보건연구원에서는 생물테러가능 고위험병원체의 예방용 백신 개발을 위한 방어면역기전 규명, 백신후보물질 탐색 등 예방백신 개발 관련 기반기술 연구와 국내발생 및 생물테러에 대비한 사람용   탄저백신 개발이 진행 중이다. 개발 중인 탄저백신은 재조합 방어항원을 주성분으로 하며, 1998년 백신 후보물질 및 생산균주를 자체 개발하여 공정백신의 유효성을 동물모델에서 확인하였다. 이후 산업계와 공동연구를 추진하여 대량 생산공정을 확립하고 비임상시험을 거쳐 2009년 임상1상 시험을 성공적으로 완료하였으며 현재 임상2상 시험을 위한 백신시료를 생산 중이다(Figure 3). 이 과정 중에 2002년에는 백신 후보물질인 재조합 방어항원 제조 방법, 2010년에는 생산 공정에 대한 특허를 획득하였다.
                                              
  2000년대 들어 탄저와 함께 생물테러로서의 위험성이 부각되고 있는 두창의 경우 1세대 생백신의  부작용 문제를 해결하기 위해서 안전성이 향상된 차세대 두창백신 후보주를 확보하였고, 치료용 항체생산을 위한 세포주를 개발 중이다. 또한 지구상에 존재하는 가장 독성이 강한 보툴리눔 독소의 경우, 치료용 마항독소의 국가차원 비축을 위하여 보툴리눔 A, B형 마항독소를 시험·생산하였으며 향후 실용화를   목적으로 제품화 연구를 수행할 예정이다. 

  3. 생물테러대응 실험실 네트워크

  질병관리본부 국립보건연구원이 운영하고 있는 생물테러대응 실험실 네트워크는 탄저 등 생물테러  가능 병원체에 대한 실험실 차원에서의 신속한 진단 및 발생보고를 위해서, 전국 시·도 보건환경연구원, 보건소 등 공중보건실험실과 종합병원검사실, 임상검사센터 등을 연계하여 운영 중인 단계별 신속 조기대응 시스템이다. 각 기관을 기능별, 생물안전특수밀폐시설 보유여부 등에 따라 3등급으로 역할을 구분하고 이에 따른 각 등급별 진단·탐지 기술 확보를 통해 검사실에서 생물테러 대상질환의 조기인지, 검체의 신속한 검사 및 보고가 가능하도록 운영되고 있다(Figure 4). 특히, 전국 17개 보건환경연구원 실험실 검사요원에 대하여 격년제로 실시하고 있는 진단기술 교육을 강화하여 검사능력을 제고하고 등급별   대응지침을 개정하여 보급하며, 련 실험실 전문가들 사이의 지속적인 정보공유를 통해 실험실 네트워크를 강화해 나가고자 한다.
                                              

Ⅲ. 맺는 말

   질병관리본부 국립보건연구원에서 수행하고 있는 국가 생물테러대응연구는 목적성 핵심 기술 개발 및 성과 실용화를 위한 국가 연구개발 사업이. 이를 위해서 생물테러가능 고위험병원체의 분자수준에서의 병인기작연구 등을 포함한 기반연구, 감염자 및 환경검체 등에서의 생물테러 병원체의 고감도 신속탐지·진단시스템 개발/개선, 탄저백신 임상완료 후 비축, 두창/보툴리눔 치료제 개발 등 예방기술 개발연구를 확대해 나갈 예정이다. 특히 생물테러대응 연구사업에서 개발될 것으로 예상되는 고감도, 신속도를 동반한 진보된 기술 수준은 타 분야로도 확산되어 전반적인 생물산업 기술확립에 기여하게 될 것으로 기대되고 있다. 우리는 평시의 전염병발생에 대한 대비가 없을 시 얼마나 큰 사회적인 혼란이 야기되는지, 조류 인플루엔자, 신종 인플루엔자로 이어지는 신변종 전염병의 출현을 통해 잘 보아왔다. 그리고 이러한   일련의 전염병을 겪으면서 이에 대한 대응 및 대비 인프라를 갖춰가고 있는 바, 이를 위한 정책적인  지원, 지속적인 관심과 인식의 전환이 필요하다고 하겠다.

Ⅳ. 참고문헌

 1. 생물테러대응 연구 중장기 전략기획 수립을 위한 기술동향분석. 2006. 질병관리본부 국립보건연구원
 2. 생물테러 대비 및 대응지침. 2006. 질병관리본부 국립보건연구원
 3. 생물테러대응 실험실 네트워크 등급 A, B 검사실 프로토콜. 2006. 질병관리본부 국립보건연구원
 4. 질병관리백서 2008. 질병관리본부
 5. Rhie et al. 2005. Expression and secretion of the protective antigen of Bacillus anthracis in Bacillus brevis. FEMS Immunol Med Microbiol 45: 331-9.
 6. Gorse et al. 2006. Immunogenicity and tolerance of ascending doses of a recombinant protective antigen (rPA102) anthrax vaccine: a randomized,
     double-blinded, controlled, multicenter trial. Vaccine 24: 5950-9.
 7. Inglesby et al. 2002. Anthrax as a biological weapon, 2002: updated recommendations for management. JAMA. 287: 2236-52.