우리나라에서 접종 가능한 백신은 화이자, 모더나(mRNA, 2회 접종)와 아스트라제네카, 얀센(벡터, 2회 혹은 1회 접종)의 네 가지입니다. 많은 분들이 이 백신을 맞았을 때 효과는 얼마나 지속되는지, 그리고 백신 성분은 몸 안에 얼마나 머무는지 궁금해합니다.
백신의 효과를 정확히 이해하기 위해서는 먼저 백신이 우리 몸속에서 어떤 방식으로 작용하는지 알아야 합니다.
1. 모든 백신이 추구하는 근본적인 목표
백신 기술의 종류를 불문하고, 모든 백신이 공유하는 근본적인 목표는 동일합니다. 바로 질병 감염으로 인한 위험 없이, 우리 몸의 면역 체계를 특정 전염성 물질에 미리 노출시켜 준비시키는 것입니다.
백신은 바이러스가 실제로 우리 세포에 침투하여 스스로를 복제하기 위해 사용하는 경로와 유사한 메커니즘을 따라 면역 반응을 유도합니다.
2. COVID-19 백신, 두 가지 핵심 전달 기술
코로나19 백신은 크게 두 가지 기술 방식을 사용하여 우리 근육 세포에 정보를 전달합니다. 전달된 정보는 코로나바이러스의 표면 돌기 단백질 구조인 스파이크 단백질을 생산하도록 지시하는 유전자 템플릿입니다.
스파이크 단백질이란? 코로나바이러스의 표면 돌기 단백질 구조입니다. 이 단백질은 숙주세포의 표면에 대못처럼 꽂혀 쉽게 부착되도록 하는 기능을 담당합니다. 백신은 이 스파이크 단백질만을 생산하도록 하여 면역계의 표적으로 삼습니다.
2.1. mRNA 방식의 특징 (화이자, 모더나)
mRNA(메신저 리보핵산) 백신은 스파이크 단백질 설계도가 담긴 RNA 조각을 직접 세포로 전달합니다.
- mRNA는 바이러스의 구성 요소를 모방하여 세포에서 단백질이 생성되도록 유도합니다.
- mRNA는 매우 연약하기 때문에 가장 오래 지속되는 것도 오직 며칠 동안만 생존할 수 있습니다. 이것이 화이자나 모더나 백신을 초저온에서 세심하게 보존해야 하는 결정적인 이유입니다.
2.2. 바이러스 벡터 방식의 특징 (아스트라제네카, 얀센)
벡터 백신은 스파이크 단백질의 유전자 템플릿을 인간에게 무해한 다른 바이러스(주로 아데노바이러스)에 담아 세포에 전달합니다.
- 이 벡터 바이러스는 감염성 성분을 모두 제거하여, 증식하거나 질병을 일으킬 수 없습니다.
- 세포는 벡터가 전달한 설계도를 이용하여 스파이크 단백질을 생성하게 됩니다.
3. 면역 반응 메커니즘과 기억 세포의 역할
mRNA와 벡터 방식에 상관없이, 백신을 통해 우리 근육세포가 스파이크 단백질을 생산하기 시작하면 면역 반응이 활성화됩니다.
스파이크 단백질은 세포 표면으로 운반되어 근처의 면역세포에 의해 검출됩니다. 이때 등장하는 주요 면역세포는 다음과 같습니다.
- B세포: 스파이크 단백질을 공격하는 항체를 생성합니다.
- T세포: 바이러스에 감염된 세포를 식별하여 직접 죽이는 역할을 합니다.
이 면역세포들은 성공적으로 바이러스를 인식한 후 오래 지속되는 기억 세포(Memory Cells)가 됩니다. 이 기억 세포들은 다음에 스파이크 단백질을 볼 때를 대비하여 몸속에서 계속 대기하며 감시하는 역할을 하게 됩니다.
4. 백신 성분은 얼마나 오래 체내에 머무를까?
백신의 효과 지속력에 대한 궁금증은 백신 ‘성분’의 지속 기간과 ‘면역’의 지속 기간을 구분해서 이해해야 합니다.
백신 성분의 제거 (단기간)
면역 반응이 시작되면, 백신 자체는 빠르게 분해되어 몸에서 제거됩니다. 스파이크 단백질의 유전자 정보(mRNA나 벡터)는 수일 내에 사라집니다.
백신이 유도하여 세포가 생산했던 스파이크 단백질 역시 면역체계에 의해 이물질로 확인되어 파괴되며, 보통 몇 주 후에는 몸에서 완전히 제거됩니다. 이 과정에서 우리 면역 세포들은 바이러스를 인식하는 방법을 완전히 학습하게 됩니다.
면역력의 지속 (장기간)
백신이 제거된 후에도 면역 효과는 장기간 유지됩니다.
- 항체: 면역체계가 만들어 낸 스파이크 단백질을 대상으로 하는 항체들은 백신 접종 후 몇 달 동안 체내에 남아 직접적인 방어 역할을 수행합니다.
- 기억 면역 세포: 백신의 진정한 가치는 기억 면역 세포를 생성한다는 점에 있습니다. 설령 항체 수치가 시간이 지나 감소하더라도, 다음에 바이러스에 노출된다면 이 기억 세포들이 기다렸다는 듯이 작동합니다. 이들은 더 빠르고 더 큰 면역 반응을 유도하여, 바이러스들이 질병을 일으키기 전에 즉시 파괴할 준비가 되어 있습니다.
따라서 백신은 우리 몸을 장기간 보호하는 면역 기억 시스템을 구축하는 것입니다.