백신이란 무엇이며 어떤 것이 있나요?

감염성 질병을 구체적으로 예방하기 위해 병원균과 자연스럽게 접촉하기 전에 활성 면역을 형성할 수 있는 백신을 사용합니다.

한 가지 감염을 예방하기 위한 백신은 단일백신(monovaccines), 두 가지 감염을 예방하기 위한 백신은 디백신(divaccines), 세 가지 감염을 예방하기 위한 백신은 트라보백신(travovaccines), 그리고 여러 가지 감염을 예방하기 위한 백신은 폴리백신(polyvaccines)이라고 합니다. 복합백신은 다양한 미생물 항원과 아나톡신(anatoxin)을 혼합하여 포함하는 백신입니다. 다가백신은 한 가지 감염의 여러 혈청학적 유형의 병원균(렙토스피라증, 대장균증, 살모넬라증, 밍크슈도모나스증, 마렉병 등)을 포함하는 백신입니다.

감염성 질환의 면역 예방을 위해 다양한 유형의 백신이 사용됩니다.

생백신

이는 다양한 영양 배지에서 배양된 미생물(박테리아, 바이러스, 리케차) 백신 균주의 현탁액입니다. 일반적으로, 병원성이 약화되었거나 병원성 특성이 제거되었지만 면역원성은 완전히 유지된 미생물 균주가 백신 접종에 사용됩니다. 이러한 백신은 인공적 또는 자연적 조건에서 약독화된(약화된) 무병원성 병원균을 기반으로 생산됩니다. 약독화된 바이러스 및 박테리아 균주는 병원성 인자 생성을 담당하는 유전자를 불활성화하거나, 이 병원성을 비특이적으로 감소시키는 유전자의 돌연변이를 통해 얻어집니다.

최근 몇 년 동안 재조합 DNA 기술을 이용하여 일부 바이러스의 약독화 균주를 생산해 왔습니다. 천연두 바이러스와 같은 대형 DNA 바이러스는 외래 유전자를 클로닝하는 벡터 역할을 할 수 있습니다. 이러한 바이러스는 감염력을 유지하며, 감염된 세포는 형질전환된 유전자에 의해 암호화된 단백질을 분비하기 시작합니다.

유전적으로 고정된 병원성 손실과 감염성 질환 유발 능력 상실로 인해, 백신 균주는 접종 부위에서 증식 능력을 유지하며, 이후 국소 림프절과 내부 장기에서도 증식합니다. 백신 감염은 수주 동안 지속되며, 뚜렷한 임상적 증상을 동반하지 않고 병원성 미생물 균주에 대한 면역을 형성합니다.

약독화 생백신은 약독화된 미생물로부터 얻습니다. 미생물의 약독화는 불리한 조건에서 배양하여도 가능합니다. 많은 백신은 유통기한을 늘리기 위해 건조 형태로 생산됩니다.

생백신은 병원균의 항원 세트를 완전히 보존하고 더 오랜 면역 상태를 제공한다는 점에서 사백신에 비해 상당한 이점을 가지고 있습니다. 그러나 생백신의 유효 성분이 살아있는 미생물이라는 점을 고려할 때, 미생물의 생존력 보존 및 백신의 특정 활성을 보장하는 요건을 엄격히 준수해야 합니다.

생백신에는 방부제가 포함되어 있지 않습니다. 생백신을 취급할 때는 무균 및 방부 규칙을 엄격히 준수해야 합니다.

생백신은 보관 기간이 길며(1년 이상) 2~10°C의 온도에서 보관합니다.

생백신을 투여하기 5~6일 전과 백신 접종 후 15~20일 동안은 항생제, 설폰아미드, 니트로푸란계 약물, 면역글로불린을 치료에 사용할 수 없습니다. 이러한 약물은 면역의 강도와 지속 시간을 감소시키기 때문입니다.

백신은 7~21일 안에 활성 면역을 형성하는데, 이는 평균적으로 최대 12개월 동안 지속됩니다.

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사멸(불활성화) 백신

미생물을 불활성화하기 위해 가열, 포르말린, 아세톤, 페놀, 자외선, 초음파, 알코올 등이 사용됩니다. 이러한 백신은 위험하지 않으며 생백신보다 효과가 떨어지지만, 반복 접종 시 상당히 안정적인 면역을 형성합니다.

불활성화 백신을 생산할 때는 불활성화 과정을 엄격하게 통제하는 동시에 사멸된 배양액에 있는 항원 집합을 보존하는 것이 필요합니다.

사멸 백신에는 살아있는 미생물이 포함되어 있지 않습니다. 사멸 백신의 높은 효능은 불활성화된 미생물 배양액에 면역 반응을 유발하는 항원이 보존되어 있기 때문입니다.

불활화 백신의 높은 효율을 위해서는 생산 균주의 선정이 매우 중요합니다. 다가 백신 생산을 위해서는 다양한 혈청군과 미생물 변이체의 면역학적 친화도를 고려하여 광범위한 항원을 가진 미생물 균주를 사용하는 것이 가장 좋습니다.

불활성화 백신을 제조하는 데 사용되는 병원균의 스펙트럼은 매우 다양하지만, 가장 널리 사용되는 것은 박테리아(괴사증에 대한 백신)와 바이러스(Shchyolkovo-51 균주의 광견병에 대한 불활성화된 건조 배양 백신)입니다.

불활성화된 백신은 2~8°C에 보관해야 합니다.

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화학 백신

항원보강제는 미생물 세포의 항원 복합체와 보조제를 결합한 것입니다. 보조제는 항원 입자를 확대하고 백신의 면역원성을 증가시키는 데 사용됩니다. 보조제에는 수산화알루미늄, 명반, 유기 또는 미네랄 오일이 포함됩니다.

유화되거나 흡착된 항원은 더욱 농축됩니다. 체내에 주입되면, 항원은 침착되어 주사 부위에서 소량으로 장기와 조직으로 유입됩니다. 항원의 느린 재흡수는 백신의 면역 효과를 연장하고 독성 및 알레르기 반응을 현저히 감소시킵니다.

화학 백신에는 돼지장염과 돼지연쇄상구균증(C 및 R 혈청군)에 대한 기탁 백신이 포함됩니다.

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관련 백신

이러한 백신은 서로의 면역 기능을 억제하지 않는, 다양한 감염성 질환을 유발하는 미생물 배양액의 혼합물로 구성됩니다. 이러한 백신이 도입되면 여러 질병에 대한 면역이 체내에서 동시에 형성됩니다.

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아나톡신

이는 독성은 없지만 항원성을 유지하는 독소를 함유한 제제입니다. 독소를 중화하기 위한 면역 반응을 유도하는 데 사용됩니다.

아나톡신은 다양한 미생물의 외독소로부터 생성됩니다. 이를 위해 독소를 포르말린으로 중화하고 38~40°C의 항온조에서 며칠 동안 보관합니다. 아나톡신은 본질적으로 불활성화된 백신의 유사체입니다. 밸러스트 물질로부터 정제하여 수산화알루미늄에 흡착시키고 농축합니다. 아나톡신에 흡착제를 첨가하여 면역증강 효과를 향상시킵니다.

아나톡신은 오랫동안 지속되는 항독 면역을 생성합니다.

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재조합 백신

유전공학적 방법을 사용하면 재조합(하이브리드) DNA 분자 형태의 인공적인 유전 구조를 만들 수 있습니다. 새로운 유전 정보를 가진 재조합 DNA 분자는 유전 정보 운반체( 바이러스, 플라스미드)를 통해 수용 세포에 도입되는데, 이를 벡터라고 합니다.

재조합 백신의 생산에는 여러 단계가 포함됩니다.

• 필요한 항원의 합성을 보장하는 유전자의 복제
• 복제된 유전자를 벡터(바이러스, 플라스미드)에 도입
• 생산자 세포(바이러스, 박테리아, 진균)에 벡터 도입
• 시험관 내 세포 배양
• 항원을 분리하고 정제하거나 생산자 세포를 백신으로 사용하는 것.

완제품은 천연 대조 약물이나 임상 전 및 임상 시험을 통과한 유전자 조작 약물의 첫 번째 시리즈 중 하나와 비교하여 테스트를 거쳐야 합니다.

BG Orlyankin(1998)은 보호 단백질 유전자가 통합된 플라스미드 DNA(벡터)를 체내에 직접 도입함으로써 유전자 변형 백신 개발의 새로운 방향이 제시되었다고 보고했습니다. 이 벡터에서 플라스미드 DNA는 증식하거나 염색체에 통합되지 않으며 항체 형성 반응을 일으키지 않습니다. 보호 단백질의 유전체가 통합된 플라스미드 DNA는 완전한 세포 및 체액 면역 반응을 유도합니다.

하나의 플라스미드 벡터를 기반으로 보호 단백질을 암호화하는 유전자만 변경하여 다양한 DNA 백신을 제조할 수 있습니다. DNA 백신은 불활성화 백신의 안전성과 생백신의 효능을 모두 갖추고 있습니다. 현재 광견병, 오제스키병, 감염성 비기관염, 바이러스성 설사, 호흡기 세포융합 감염, A형 인플루엔자, B형 및 C형 간염, 림프구성 맥락수막염, 인간 T세포 백혈병, 인간 헤르페스바이러스 감염 등 다양한 인간 질병에 대한 20종 이상의 재조합 백신이 개발되었습니다.

DNA 백신은 다른 백신에 비해 여러 가지 장점이 있습니다.

1. 이러한 백신을 개발할 경우, 필요한 병원체 단백질을 인코딩하는 유전자를 지닌 재조합 플라스미드를 신속하게 얻을 수 있는 반면, 약독화된 병원체 균주나 형질전환 동물을 얻는 데 드는 시간과 비용이 많이 듭니다.
2. 획득한 플라스미드를 대장균 세포에서 배양하고 추가 정제하는 데 드는 기술적 효율성과 낮은 비용이 있습니다.
3. 백신을 접종한 생물체의 세포에서 발현되는 단백질은 본래의 형태에 가능한 한 가까운 형태를 갖고 항원 활성이 높은데, 이는 단위 백신을 사용할 때 항상 달성되는 것은 아닙니다.
4. 백신을 접종한 사람의 신체에서 벡터 플라스미드는 짧은 시간 내에 제거됩니다.
5. 특히 위험한 감염에 대한 DNA 백신 접종을 통해 면역으로 인해 질병이 발병할 가능성은 전혀 없습니다.
6. 장기 면역이 가능합니다.

위의 모든 내용을 종합해 보면 DNA 백신을 21세기의 백신이라고 부를 수 있습니다.

그러나 백신을 통한 완벽한 감염 통제라는 개념은 1980년대 후반 에이즈 팬데믹으로 흔들리기 전까지 지속되었습니다.

DNA 면역 또한 만병통치약은 아닙니다. 20세기 후반 이후 면역예방으로 통제할 수 없는 병원균의 중요성이 점차 커졌습니다. 이러한 미생물의 생존은 항체 의존적 감염 증가 또는 프로바이러스가 거대생물의 유전체에 통합되는 현상을 동반합니다. 특정 예방법은 세포 표면의 인식 수용체를 차단(바이러스 간섭, 수용체에 결합하는 수용성 화합물)하거나 세포 내 증식을 억제(병원균 유전자의 올리고뉴클레오타이드 및 안티센스 억제, 특정 세포독소에 의한 감염 세포 파괴 등)하여 병원균이 민감한 세포로 침투하는 것을 억제하는 데 기반할 수 있습니다.

프로바이러스 통합 문제는 프로바이러스를 포함하지 않는 계통을 확보하는 등 형질전환 동물을 복제함으로써 해결할 수 있습니다. 따라서 항체 의존적 감염 증가나 숙주 유전체 내 프로바이러스 보존을 동반하지 않는 병원균에 대한 DNA 백신을 개발해야 합니다.

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혈청 예방 및 혈청 요법

혈청은 신체에서 2~3주 동안 지속되는 수동 면역을 형성하며, 위협받는 부위의 환자를 치료하거나 질병을 예방하는 데 사용됩니다.

면역 혈청은 항체를 함유하고 있기 때문에 질병 초기부터 최대의 치료 효과를 얻기 위해 치료 목적으로 가장 많이 사용됩니다. 혈청은 미생물과 독소에 대한 항체를 함유할 수 있기 때문에 항균 혈청과 항독소 혈청으로 구분됩니다.

혈청은 생물공장과 생물복합체에서 면역 혈청 생산자의 2단계 과면역화를 통해 확보됩니다. 과면역화는 특정 계획에 따라 항원(백신)의 용량을 늘려가며 진행됩니다. 첫 번째 단계에서는 백신을 1~2회 투여하고, 이후 계획에 따라 용량을 늘려가며 장기간 미생물 생산 균주를 고병원성으로 배양합니다.

따라서 면역 항원의 종류에 따라 항균 혈청, 항바이러스 혈청, 항독 혈청이 구분됩니다.

항체는 미생물, 독소 또는 바이러스가 표적 세포에 침투하기 전에 주로 중화시키는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 병원균이 세포 내에 국한되는 질병(결핵, 브루셀라증, 클라미디아 등)의 경우 효과적인 혈청 요법을 개발하는 것은 아직 불가능합니다.

혈청 치료제와 예방제는 주로 응급 면역 예방이나 특정 형태의 면역 결핍을 제거하는 데 사용됩니다.

항독소 혈청은 큰 동물에게 항독소를 점차 용량을 늘려 접종한 후 독소를 접종하여 얻습니다. 이렇게 생성된 혈청은 정제 및 농축 과정을 거쳐 밸러스트 단백질을 제거하고 활성도에 따라 표준화합니다.

항균 및 항바이러스 약물은 해당 사멸 백신이나 항원으로 말을 과도하게 면역시켜 생산됩니다.

혈청 제제 작용의 단점은 형성된 수동 면역의 지속 시간이 짧다는 것입니다.

이질 혈청은 1~2주 동안 면역을 생성하고, 동종 글로불린은 3~4주 동안 면역을 생성합니다.

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백신 접종 방법 및 순서

백신과 혈청을 신체에 투여하는 방법에는 비경구적 방법과 경장적 방법이 있습니다.

비경구적 방법은 약물을 피하, 진피내, 근육내로 투여하므로 소화관을 거치지 않고도 투여할 수 있습니다.

생물학적 제제의 비경구 투여 유형 중 하나는 에어로졸(호흡기)로, 백신이나 혈청을 흡입을 통해 호흡 기관에 직접 투여하는 방식입니다.

경장 투여법은 음식이나 물과 함께 경구를 통해 생물학적 제제를 투여하는 방식입니다. 이 경우 소화기관과 위장관 장벽을 통해 백신이 파괴되기 때문에 백신의 섭취량이 증가합니다.

생백신을 접종한 경우 면역은 7~10일 만에 형성되어 1년 이상 지속되고, 불활성화 백신을 접종한 경우 면역 형성은 10~14일 만에 끝나고 그 강도는 6개월간 지속됩니다.

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