[약학 시사] 집단면역 달성 목표가 백신 접종율 70%인 이유

[홍성찬]

(저서 2022학년도 '홍성찬의 PEET점수를 뒤집는 자기소개서/심층면접/원서접수 전략/약학시사' 中 발췌)

21년 백신이 공급되기 시작하면서, 각 국가들은 목표 백신 접종율 도달에 총력을 기울이고 있다.

싱가포르와 같이 지난 7월에 백신 접종율 70%를 달성한 국가가 나타나고 있는 가운데, 

대한민국은 집단면역 형성을 위하여 9월까지 접종율 70% 달성을 목표로 진행 중에 있다. 

감염병 전문가들은 COVID19 팬데믹의 종식을 위해서 

전 세계 인구의 약 70% 이상이 코로나 바이러스의 집단 면역을 형성해야 한다고 이야기한다. 

그래서 각 국가별로 인구의 약 70% 이상 백신 접종을 완료하기 위하여 노력하고 있는 것이다.

그렇다면 왜 약 70% 일까?

COVID19 뿐만 아니라 다른 감염병에서도 집단 면역 목표율은 전체 인구의 약 70% 일까?  

위 질문에 대하여 하나씩 알아가 보도록 하자.

전염병이 종식되기 위한 조건

전염병이 종식되기 위해서는 어떤 조건이 필요할까? 2가지가 있다. 

첫번째, 감염자수가 줄어드는 것.

두번째, 감염병에 대한 감수성이 없는 사람의 비율이 늘어나는 것 이다.

현재 정부에서 노력하고 있는 사회적 거리두기는 1번 감염자수가 줄어들게 하기 위한 방법이고, 백신 접종은 2번 감염병에 대한 감수성이 없는 사람의 비율을 늘리기 위한 방법인 것이다.

*여기서 말하는 감수성이란 '특정 감염병에 감염될 수 있는 조건을 갖춘 상태' 를 의미하며, 예를 들어 A 바이러스는 동물은 감염 되지않지만, 사람은 감염되는 경우 사람은 A 바이러스에 감수성이 있다라고 말한다.

그래서 모든 국가는 새로운 감염병이 창궐하였을 때, 감염자 수를 감소시키기 위하여 국가마다 노력하는데, 이 때 기초 감염 재생산수(Basic Reproduction Number) 라는 개념이 사용된다. 이것은 COVID19 관련 뉴스에서도 종종 보도되는 용어이기 때문에 약학대학 입시에서도 출제될 가능성이 매우 높다.

이것은 보건학/감염병 역학에서 매우 중요한 개념이지만, 2021학년도 약학대학 입시 면접에서 아직 출제되지 않았다.

COVID19 팬데믹이 지속되고 있고, 백신 접종 -> 집단 면역 -> 위드 코로나(With COVID19) 로 진행하고자 전세계의 큰 흐름을 이해하기 위해서 반드시 알아야할 개념이니 숙지하도록 한다.  

기초 감염 재생산수(R0) 의 이해.

감염병 역학에서 기초 감염 재생산수(R0, *알너트 라고 읽는다. 알제로(zero) 라고 말하지 않도록 주의한다.)는 매우 중요한 개념이다. 기초 감염 재생산수(R0)는 ‘’모두가 감수성 있는 사람으로 구성된 인구 집단에서 감염된 1명이 신규로 유입되었을 때, 이 환자가 추가로 감염시킬 수 있는 기대 숫자 이자 지표’’로 정의된다. 

즉, 이것을 쉽게 설명하자면 '특정 감염병 A에 대해서 감염될 수 있는 사람들로만 구성된(즉, 단 1명도 면역이 형성되어 있지 않은) 집단에 감염병 A에 감염된 사람 1명 유입됐을 때 몇 명을 감염시키는 것으로 기대되는가' 로 이해하면 된다. 이 때 “기대”라는 표현은 통계학에서 말하는 “기대”이므로 평균이라고 생각하면 쉽다.

예를 들면, R0 = 3 이라면 감염된 1명이 평균적으로 추가 감염을 시킬 수 있는 사람의 수가 3명 이라는 것을 의미한다. 

앞서 감염병 종식을 위해서는 감염자 수가 줄어들어야 한다고 했는데, 그렇다면 R0 값이 얼마가 되어야 감염자수가 줄어들고 있는 것이라 할 수 있을까?

R0 의 기준값 = 1

감염자수가 더 이상 늘어나지 않기 위해서는 추가로 감염되는 숫자 1명 또는 1명 미만이면 될 것이다.

왜냐하면 감염된 사람은 추가로 감염자를 생산한 후 자신은 사망 또는 치유되기 때문에 R0=1 이하면 더 이상 감염자수가 늘어나지 않게 되기 때문이다. 이렇게 1명의 감염자가 새로운 1명의 감염자를 만들어 내는 과정이 지속되면. 시간이 지나더라도 매시간 1명의 감염자만 있게 되며, 감염자의 숫자가 더 많아지지도 적어지지도 않게 된다. (Figure 1).

R0 =1 인 경우, 전체 감염자 수는 1을 유지하게 되고, 감염병이 유행하지 않는다. 

이렇듯 R0=1이면 감염병이 지속적으로 유지되어 인구 집단 내에 토착(endemic)하게 된다. 즉, 감염병이 사라지진 않지만 소수의 사람에게만 발병하는 형태로 남게 된다.

만약 R0 <1 인 경우, 감염된 사람은 1명을 감염시키거나 감염시키지 못할 수 있으므로 시간이 지나면서 이 질병은 집단에서 서서히 소멸하게 된다. 이것이 감염병 역학에서는 R0를 1 또는 1 미만으로 유지하는 것을 목표로 하는 이유이기도 하다.

따라서 각 국가에서는 해당 감염병의 R0 값을 1이하로 낮추기 위하여 여러가지 정책적 노력을 하는 것이다.

우리나라의 경우는 사회적 거리두기(추가 감염자 수 감소) + 백신 접종(감수성 없는 인구 증가)에 주력하는 것이며, 이렇게 R0값은 어떤 감염병의 고정값이 아니라 환경적 요소, 사회적 요소 등에 따라 변할 수 있는 값임을 주의하도록 한다. 

만약, R0 >1 라면 어떻게 될까? 

예를 들어 R0 =2 라면, 감염된 환자는 회복(혹은 사망) 전에 2명의 새로운 환자를 감염시키게 된다. 그리고 새로운 환자 2명은 각각 2명의 환자를 감염시켜 총 4명의 환자를 감염시킨 후 회복(혹은 사망)한다. 이 과정이 반복되면 환자 수는 8명, 16명, 32명 등으로 급속히 증가하게 된다(Figure 2). 일반화시키자면 R0 > 1 일 때, 감염병은 인구 집단 내에서 유행(epidemic)하게 되고 현재 COVID19가 유행된 이유이기도 하다.

R0 =2 인 경우, 전체 감염자 수는 급속도로 증가 하게 되고, 감염병이 유행하게 된다. 

집단면역 달성 목표가 백신 접종율 70%인 이유 

기초 감염 재생산수(R0)를 이제 이해했다면, 집단 면역 달성을 위한 백신 접종율이 몇 %가 되어야 하는 지 직접 계산할 수 있게 된다. 

SARS-CoV-2의 기초감염재생산수(R0)는 팬데믹 초기 약 1.5~3.3으로 추정되었다.  계산의 편리성을 위하여 R0 값을 3이라고 가정한다면, 최소 몇 %의 국민이 COVID19 항체를 갖고 있어야 집단 면역을 형성할 수 있겠는가?

R0 =3 인 경우, 생산된 감염자 3명 중 만약 2명이 백신 접종으로 인한 면역력이 있다면 R0는 1로 유지할 수 있을 것이다.

때문에 최소한 3명 중 2명 즉, 2/3 = 66%의 인구가 집단면역을 형성(Figure 3)하면 감염 유행(epidemic)을 막을 수 있다는 결론에 도달한다.

집단 면역 형성 시 R0=3 -> 1로 감소하는 효과가 발생한다.

위드 코로나(With COVID19)

지난 7월 영국/싱가포르/이스라엘은 위드 코로나(With COVID19)를 선언 하였다. 

위 국가들의 공통적 특징은 다른 나라에 비하여 상대적으로 단시간에 높은 백신 접종율을 달성 하였다는 것이다.

하지만 위드 코로나를 선언할 수 있었던 이유는 단지 백신 접종율이 높아 집단면역을 형성했기 때문은 아니다.(변이 바이러스로 인하여 집단 면역에 도달하지 못했다라는 견해도 있다)

특히 영국/이스라엘의 경우에는 70%에도 못미친 약 57%의 접종율을 달성하고도 위드 코로나를 선언하였는데,

이것은 위드 코로나의 위험성 대비 사회/경제적 이익이 훨씬 크다고 판단 했기 때문이다. (위드 코로나를 선언했지만, 두 나라의 백신 접종은 지속하고 있다.)

우리나라의 경우에는 보수적으로 접근 하고 있는 것으로 보인다. 

위드 코로나를 검토하기 위한 조건으로 노인 인구의 80%이상 백신 접종 그리고 전체 인구의 약 70% 인구의 백신 접종을 기준으로 제시했다. 이것은 보고된 COVID19 의 R0의 최대값이 약 3.3에 근거하여 결정된 것으로 보이기 때문에 다른 나라에 비해서 우리나라는 사회경제적 피해손실보다 국민의 안전에 더 무게를 두고 보수적으로 검토하는 것으로 생각된다. 

신약을 승인 받을 때에도, 식약처에서 신약의 이익 > 위험 일 때 승인을 하듯이, 

위드 코로나라는 정책을 시행하기 위해서는 각 나라에 맞는 이익/위험에 대한 평가가 수반된다는 점을 기억해야한다

약학대학 지원자라면, 만약 우리나라도 영국/이스라엘 처럼 집단면역 달성 전 위드 코로나를 하는 것에 어떤 의견을 갖고 있는가? 만약 찬성이라면, 어떤 일들이 발생할 수 있으며 약사의 역할은 무엇이라고 생각하는가? 

(후략) 

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