돌파 감염

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1. 개요
2. 질병별 돌파 감염
3. 돌파 감염의 특징
참조

1. 개요

돌파 감염은 백신 접종을 완료했음에도 불구하고 특정 질병에 감염되는 현상을 의미한다. 수두, 볼거리, B형 간염, 코로나19 등 다양한 질병에서 발생할 수 있으며, 바이러스 변이, 백신 효과 저하, 개인의 면역력 저하 등 여러 요인에 의해 발생한다. 돌파 감염은 연령, 모체 항체, 기억 B 세포의 수명, 바이러스 변이, 백신 품질 및 투여 방법 등 다양한 특징을 보이며, 백신의 효과를 감소시키거나 면역 반응을 억제하여 감염 위험을 높일 수 있다.

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돌파 감염
감염
정의
정의	백신 접종 완료 후 특정 기간이 지난 뒤에 해당 감염병에 감염되는 현상
원인
백신의 효과	백신 효과가 100%가 아니기 때문임. 백신은 감염 예방 효과를 높이지만, 감염 자체를 완전히 막지는 못함.
돌파 감염 발생 요인
요인	백신 접종 후 시간 경과 면역 저하자 변이 바이러스 출현
예시
질병	홍역 유행성이하선염 (볼거리) 수두 인플루엔자 COVID-19
COVID-19 돌파 감염
내용	COVID-19 백신 접종 완료 후에도 COVID-19에 감염되는 사례. 백신 접종으로 인해 중증 진행 위험은 낮아짐.

2. 질병별 돌파 감염

돌파 감염은 수두, 볼거리, B형 간염 등 다양한 질병에서 나타날 수 있다.

2. 1. 수두

수두 백신은 수두 감염을 예방하는 데 85%의 효과가 있다.^[9]^[46] 돌파 감염으로 수두 진단을 받은 사람 중 75%는 백신을 접종하지 않은 사람보다 증상이 가볍게 나타난다.^[5]^[40] 백신 접종 후 돌파 감염된 환자는 미열, 50개 미만의 피부 병변, 반점구진 발진을 보인다. 반면, 백신 미접종자는 38.8℃의 발열, 200~500개의 피부 병변, 반점(올라오지 않은 병변)이 구진 및 수포 병변으로 발전하는 증상을 보인다.^[5]^[10]^[40]^[47] 또한, 백신 미접종자의 감염은 접종자에 비해 더 오래 지속되는 경향이 있다.^[5]^[40]

대부분의 수두 돌파 감염은 백신을 제대로 접종하지 못했기 때문에 발생한다.^[9]^[46] 따라서 돌파 감염 예방을 위해 첫 번째 접종 후 1년 이내에 두 번째 수두 백신을 접종받는 것이 권장된다.^[9]^[46]

2. 2. 볼거리

홍역, 볼거리, 풍진 백신(MMR)은 볼거리 백신의 일부이다.^[48] 볼거리 백신은 볼거리 예방에 88%의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.^[49] 백신을 접종하지 않은 환자에 비해, 돌파 감염으로 볼거리에 걸린 환자는 감염으로 인한 무균성 수막염이나 뇌염 등의 심각한 합병증이 적게 발생한다.^[50]

돌파 감염 볼거리의 원인은 현재 완전히 밝혀지지 않았다. 바이러스 변이(항원 변이)가 돌파 감염의 대부분을 설명한다고 생각된다.^[50] 또한, 기억 T 세포가 돌파 감염 발생에 관여한다는 설도 있다.^[50]

2. 3. B형 간염

B형 간염 돌파 감염은 주로 B형 간염 바이러스(HBV) 변이로 인해 HBV 표면 단백질이 HBV 백신으로 생성된 항체에 인식되지 않아 발생한다.^[51]^[52]^[53] 이러한 변이 바이러스를 "백신 회피 변이체"라고 부른다. 돌파 감염은 백신 접종 지연, 면역 억제, 감염된 어머니의 바이러스량 등 다른 요인으로도 발생할 수 있다.^[52] HBV 돌파 감염은 증상이 없을 수도 있다.^[51]

2. 4. 코로나19

2021년 4월, 과학자들은 예방 접종을 받은 417명의 코호트에서 두 명의 여성이 돌파 감염을 겪었으며, 이들의 변이 바이러스 돌연변이를 확인했다고 보고했다.^[17]^[18] 같은 달, CDC는 미국에서 7,500만 명 이상의 사람들이 백신을 코로나19 바이러스에 대해 완전히 접종받은 가운데 5,814건의 코로나19 돌파 감염과 74건의 사망이 발생했다고 보고했다.^[19]^[20]^[21]^[22]^[23]^[24] 2021년 7월, 과학자들은 대규모 공공 모임과 관련된 SARS-CoV-2 델타 변이의 발생에서 감염의 74%가 백신 접종을 완료한 사람들에게서 발생했다고 보고했다.^[25]^[26]

3. 돌파 감염의 특징

돌파 감염은 백신 접종으로 특정 질병에 대한 면역력을 획득한 후에도 해당 질병에 다시 감염되는 현상을 의미한다. 돌파 감염은 다양한 원인으로 발생하며, 백신 미접종자에 비해 증상이 가벼운 경향이 있다.

수두 백신의 예방 효과는 약 85%이다.^[46] 돌파 감염으로 수두에 걸린 환자의 75%는 백신 미접종 환자보다 증상이 가볍다.^[40] 이들은 낮은 발열, 50개 이하의 피부 병변, 반점상 구진 등의 증상을 보인다. 반면 백신 미접종 환자는 약 39℃의 발열, 200~500개의 피부 병변, 반점이 구진이나 수포로 진행되는 증상을 보이며, 감염도 오래 지속되는 경향이 있다.^[40]^[47] 돌파 감염은 주로 백신을 충분히 흡수하지 못해 발생하므로, 1차 접종 후 1년 이내에 2차 접종이 권장된다.^[46]

MMR 백신에 포함된 볼거리 백신은 볼거리 예방에 약 88% 효과가 있다.^[48]^[49] 돌파 감염 환자는 백신 미접종 환자에 비해 무균성 수막염, 뇌염 등 심각한 합병증이 적다.^[50] 돌파 감염의 원인은 명확하지 않으나, 바이러스 변이(항원 변이)와 기억 T 세포가 관여하는 것으로 추정된다.^[50]

B형 간염 돌파 감염은 주로 B형 간염 바이러스(HBV) 표면 단백질의 변이로 인해 발생한다.^[51]^[52]^[53] 이 변이로 인해 백신으로 생성된 항체가 바이러스를 인식하지 못하게 되며, 이러한 바이러스를 "백신 회피 변이체"라고 한다. 돌파 감염은 백신 접종 지연, 면역 억제, 산모의 바이러스 양 등에 의해서도 발생할 수 있으며,^[52] 무증상인 경우도 있다.^[51]

3. 1. 연령

나이가 들면서 면역 체계는 면역 노화라고 불리는 일련의 변화를 겪는다.^[27] 이러한 변화 중 하나는 미분화 T 세포와 미분화 B 세포의 생산 감소이다.^[28] 미분화 림프구(T 세포 및 B 세포)의 감소는 조혈모 세포(HSC)의 텔로미어가 시간이 지남에 따라 퇴화하여 HSC의 증식과 림프구 전구 세포의 생산을 제한하기 때문이다.^[27]^[28] 이는 시간이 지남에 따라 HSC가 림프구 전구 세포보다 골수 전구 세포의 생산을 선호하는 경향이 있다는 사실에 의해 더욱 심화된다.^[28] 성숙된 림프구 또한 무한정 증식할 수 없다.^[27] 미분화 림프구의 수 감소와 성숙된 림프구의 증식 능력 제한이 복합적으로 작용하여 백신에서 제시되는 병원체에 반응하는 림프구의 수와 종류가 제한된다.^[28]

실제로, 인플루엔자 백신, Tdap 및 폐렴구균 백신을 포함한 백신은 65세 이상의 성인에게서 덜 효과적이다.^[28]^[29] 그럼에도 불구하고, 질병통제예방센터(CDC)는 고령 성인에게 독감 백신을 맞을 것을 권장하는데, 그 이유는 이 집단에서 인플루엔자 감염이 특히 위험하며 백신이 독감 바이러스에 대해 적어도 중간 수준의 면역력을 제공하기 때문이다.^[29]

3. 2. 항체 간섭

영아는 모체 항체 때문에 불활성화 백신, 약독화 백신, 서브유닛 백신의 효과가 제한된다.^[30] 모체 항체는 백신 접종으로 바이러스가 생성한 단백질의 항원 결정기에 결합하여 바이러스를 중화시킨다.^[31] 또한 모체 항체는 영아의 B 세포에 있는 B 세포 수용체와 항원의 결합 경쟁에서 이긴다. 따라서 영아의 면역 체계는 크게 활성화되지 않고, 더 적은 항체를 생성한다.^[8]^[30] B 세포가 병원체에 결합해도 면역 반응이 억제되기도 한다. B 세포 수용체가 항원에 결합하고 Fc 수용체가 동시에 모체 항체에 결합하면, Fc 수용체는 B 세포 수용체에 세포 분열 억제 신호를 보낸다.^[31] 영아의 면역 체계가 자극받지 않고 B 세포 분열이 억제되므로, 기억 B 세포가 거의 생성되지 않는다. 기억 B 세포 수준은 영아가 평생 병원체에 저항하기에 충분하지 않다.^[30]^[31]

대부분 영아의 모체 항체는 생후 12~15개월 후 사라지므로, 이 기간 외 백신 투여는 모체 항체 간섭을 받지 않는다.^[8]

3. 3. 기억 B 세포의 수명

백신 접종을 받으면, 개인의 면역 체계가 작동하여 기억 B 세포가 특정 항체 반응을 저장한다.^[8] 이 세포들은 병원체 감염이 제거될 때까지 순환계에 남아있다. 유전자의 텔로미어는 세포 분열이 거듭될수록 퇴화하기 때문에, 기억 B 세포를 포함한 림프구는 무한정 증식할 수 없다.^[27] 일반적으로, 이 세포들은 수십 년 동안 생존하지만, 자극을 받은 백신의 종류와 백신 용량에 따라 이 세포들의 수명에 차이가 있다.^[31] 기억 B 세포의 수명 차이에 대한 이유는 현재 알려져 있지 않다. 그러나 기억 B 세포 수명의 차이는 병원체가 신체를 감염시키는 속도, 그리고 그에 따라 백신에 포함된 병원체에 대한 면역 반응에 관여하는 세포의 수와 유형 때문일 수 있다는 가설이 제기되었다.^[32]

3. 4. 바이러스 변이

바이러스의 진화(항원 변이)는 돌파 감염의 주요 원인 중 하나로 생각된다.^[13] 백신 접종을 받은 사람은 바이러스나 바이러스가 만들어낸 단백질의 특정 부분(항원 결정 부위 또는 에피토프)을 인식하는 항체를 생성한다. 그러나 시간이 지남에 따라 바이러스는 돌연변이를 축적하여 바이러스 단백질의 3차원 구조에 영향을 줄 수 있다.^[33] 이러한 돌연변이가 항체가 인식하는 부위에서 발생하면 항체 결합을 막아 면역 반응을 억제한다.^[34] 이러한 현상을 항원 변이라고 한다.

B형 간염 바이러스(HBV)의 돌연변이는 HBV 표면 단백질이 HBV 백신으로 생성된 항체에 의해 인식되지 못하게 하여 돌파 감염을 유발할 수 있다.^[14]^[15]^[16] 이러한 돌연변이를 가진 바이러스를 "백신 회피 돌연변이"라고 한다. B형 간염 및 볼거리의 돌파 감염은 부분적으로 항원 변이에 기인한다.^[13]^[15]

3. 5. 백신 품질 및 투여 방법

백신은 투여 시 품질이 좋지 않으면 면역력을 제공하지 못할 수 있다. 부적절한 온도에서 보관하거나 유통기한이 지난 백신은 효능을 잃는다.^[35] 적절한 백신 투여량 또한 면역력 보장에 필수적이다. 백신 투여량은 환자의 나이와 체중 등 여러 요인에 따라 달라진다.^[35] 이러한 요인을 고려하지 않으면 환자가 잘못된 양의 백신을 투여받을 수 있다. 권장량보다 적은 용량의 백신을 투여받은 환자는 충분한 면역 반응을 보이지 않아 면역력을 보장하기 어렵다.^[31]

백신이 효과를 발휘하려면, 개인은 면역 체계의 적응 면역을 통해 백신 내 병원체에 반응해야 하며, 이 반응은 면역 기억에 저장되어야 한다.^[8] 개인은 적응 면역 반응을 활성화하지 않고도 체액성 면역 반응을 통해 병원체를 중화하고 제거할 수 있다.^[8] 그러나 백신 투여 시 품질이 좋지 않거나, 병원체의 약하거나 적은 균주를 가진 백신은 주로 체액성 반응을 유발하여 미래의 면역력을 보장하지 못할 수 있다.^[8]

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