Streptococcus pneumoniae (폐렴사슬알균)는 폐렴, 부비동염, 급성 중이염과 같은 세균성 호흡기 감염의 흔한 원인이며, 또한 수막염과 균혈증과 같은 침습적 질환을 유발하여 상당한 이환율과 사망률을 초래한다.1) 침습성 폐렴사슬알균 질환(invasive pneumococcal disease, IPD)은 영아 및 소아와 65세 이상의 고령자, 만성 폐질환, 심혈관질환, 당뇨, 만성 신질환, 만성 간질환 등의 기저 질환이 있거나 환경 또는 생활 조건으로 인해 위험이 높은 사람들에게 흔하게 발생한다.2) 폐렴사슬알균은 상부 호흡 기관에 집락할 수 있으며, 사람의 호흡기 비말과의 접촉을 통해 다른 사람에게 전염된다. 폐렴사슬알균 감염증은 항생제를 사용하여 치료하는데, 항생제 내성 균주의 증가로 효과적 치료에 어려움이 있어 왔다.3) 따라서 폐렴사슬알균 백신은 폐렴사슬알균 감염을 예방할 수 있는 중요하고 효과적인 방법으로 사용되고 있으며, 새로운 백신의 개발로 예방효과를 증가시키고 있다.4)
폐렴사슬알균 예방접종은 두 가지 목적을 위해 시행되는데, 첫째, 소아에서 흔히 발생하기 때문에 소아의 군집면역을 높이기 위해 생후 2개월부터 모든 소아에게 예방접종을 권고하고 있고, 둘째, 고령자와 기저 질환이 있는 고위험자에게는 개인의 건강증진과 사회적 질병부담을 줄이기 위해 예방접종을 권고하고 있다. 국내에서는 2013년과 2014년에 10가 및 13가 폐렴사슬알균 단백결합 백신(10-/13-valent pneumococcal conjugate vaccine, PCV10/PCV13)을 각각 소아 국가예방접종사업(National Immunization Program, NIP)에 도입했고 23가 폐렴사슬알균 다당류 백신(23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine, PPSV23)을 65세 이상 성인의 NIP에 도입하여, 24개월 미만 소아의 PCV 접종률은 2022년에 97%, 65세 이상 인구의 PPSV23 접종률은 55%로 보고되었다.5,6)
폐렴사슬알균은 주요 독성 인자인 피막 다당류에 따라 혈청형으로 분류되며, 피막 다당류는 폐렴사슬알균의 가장 중요한 병독성 인자로 혈청형에 따라 병원성이 다르다. 2020년 기준으로 최소 100개의 폐렴사슬알균 혈청형이 보고되었다.7,8) 혈청형 특이 항체가 방어작용을 하며, 백신은 이러한 혈청형 특이 면역을 유도하여 질병에 방어력을 얻는다. 1997년부터 2012년까지 국내에서 진행된 IPD의 혈청형 관련 연구에서는 19A (14.6%)가 가장 많은 비중을 차지하는 것으로 보고되었으며, 다음으로 23F (10.8%), 19F (9.5%), 3 (9.5%), 6A (7.6%), 4 (6.3%) 순이었다.9) 이후 폐렴사슬알균에 대한 항생제 내성이 증가하고, PCV 접종이 시작되고, 예방접종 대상인구의 접종률이 높아짐에 따라 원인 혈청형은 다소 변화를 보였으나, IPD의 원인 혈청형은 3, 19A가 가장 흔한 혈청형으로 남아 있다.10)
현재 폐렴사슬알균 백신은 폐렴사슬알균 다당류 백신(pneumococcal polysaccharide vaccine, PPSV)과 PCV 두 종류가 사용되고 있으며, 각 백신별 혈청형 특이 면역원성은 Table 1과 같다.
Serotypes contained in pneumococcal vaccines
| PCV7 | 4 | 6B | 9V | 14 | 18C | 19F | 23F | |||||||||||||||||||||||||
| PCV10 | 4 | 6B | 9B | 14 | 18C | 19F | 23F | 1 | 5 | 7F | ||||||||||||||||||||||
| PCV13 | 4 | 6B | 9V | 14 | 18C | 19F | 23F | 1 | 3 | 5 | 6A | 7F | 19A | |||||||||||||||||||
| PCV15 | 4 | 6B | 9V | 14 | 18C | 19F | 23F | 1 | 3 | 5 | 6A | 7F | 19A | 22F | 33F | |||||||||||||||||
| PCV20 | 4 | 6B | 9V | 14 | 18C | 19F | 23F | 1 | 3 | 5 | 6A | 7F | 19A | 22F | 33F | 8 | 10A | 11A | 12F | 15B | ||||||||||||
| PCV21 | 3 | 6A | 7F | 19A | 22F | 33F | 8 | 9N | 10A | 11A | 12F | 17F | 20 | 15A | 15C | 16F | 23A | 23B | 24F | 31 | 35B | |||||||||||
| PPSV23 | 4 | 6B | 9V | 14 | 18C | 19F | 23F | 1 | 3 | 5 | 7F | 19A | 22F | 33F | 2 | 8 | 9N | 10A | 11A | 12F | 15B | 17F | 20 |
PCV7, 7-valent pneumococcal conjugate vaccine; PCV10, 10-valent pneumococcal conjugate vaccine; PCV13, 13-valent pneumococcal conjugate vaccine; PCV15, 15-valent pneumococcal conjugate vaccine; PCV20, 20-valent pneumococcal conjugate vaccine; PCV21, 21-valent pneumococcal conjugate vaccine; PPSV23, 23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine.
PPSV는 T 세포 비의존성 면역으로 B 세포 반응으로 항체를 만드는데, 일반적으로 T 세포 비의존성 면역반응은 T 세포 의존성 면역반응에 비해 항원과 항체의 결합력(avidity)과 친화력(affinity)이 낮고 지속기간이 짧은 단점이 있다. 하지만 PPSV23은 폐렴사슬알균 다당항원의 구조적 특징으로 다른 다당류 백신에 비해 충분한 효과와 지속기간을 갖는 백신을 생산할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 소아에서는 B 세포의 미성숙으로 인해 충분한 면역반응을 기대할 수 없어 성인에게만 사용된다. PCV의 경우는 T 세포 의존성 면역반응을 이용하는데, 단백운반체를 통해 감작된 T 세포가 B 세포를 활성화시킨다. B 세포는 형질세포로 분화되어 장기간 지속되는 항체를 생산하고, 점막면역을 유도하여 비인두 집락률을 낮출 수 있다.11) PCV는 운반체 단백의 종류와 화합결합의 차이에 의해 혈청형별로 면역원성에 차이를 보일 수 있고, 교차면역원성이 생기지 않을 수 있어 서로 다른 PCV 사이의 교차 접종을 권고하지 않는다.
PPSV는 1920년대 이후 다양한 혈청형이 포함된 백신들이 개발되었는데, 1983년 미국에서 23개의 혈청형(1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F, 33F)이 포함된 PPSV23이 승인된 후 현재까지 사용되고 있다. PPSV23에 포함된 혈청형은 미국에서 2000년 IPD를 유발하는 혈청형의 85%를 차지하였으며, 한국에서도 PCV 도입 이전에 73.4%를 차지하는 것으로 보고되었다.12)
PCV는 2000년 PCV7이 개발되어 사용되다가 2010년부터 PCV10과 PCV13이 사용되었으며, 미국 식품의약품관리국(Food and Drug Administration, FDA)은 2021년에 PCV15와 PCV20을 18세 이상 성인에 대해 허가하였고, 2023년 10월 31일 국내 식품의약품안전처의 허가를 받고 사용되고 있다.
PCV7은 디프테리아 CRM197 단백에 결합된 7개의 혈청형(4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F) 다당이 포함되어 있으며, 이후 개발된 백신으로 대체되어 현재는 사용되고 있지 않다.
PCV10은 PCV7의 혈청형에 3가지 혈청형(1, 5, 7F)이 추가되었으며, nontypeable Haemophilus influenzae protein D (NTHi Protein D), 디프테리아 톡소이드, 파상풍 톡소이드 등 3가지 결합 단백이 포함되어 있다.
PCV13은 PCV7의 혈청형에 6가지 혈청형(1, 3, 5, 6A, 7F, 19A)이 추가되었으며, PCV10과 다르게 CRM197 단백에 모두 결합되어 있다.
PCV15는 PCV13의 혈청형에 2가지 혈청형(22F, 33F)을 추가하였으며, CRM197 단백에 모두 결합하였다. PCV15는 PCV13과 공유하는 혈청형에 대해 비열등성을 만족하고, 혈청형 3, 22F, 33F에 대해서는 우월한 면역원성을 보고하였다.13) 혈청형 3의 경우 IPD의 주요 혈청형으로 우리나라에서도 높은 비중을 차지하는 혈청형이다.
PCV20은 PCV13의 혈청형에 7가지 혈청형(8, 10A, 11A, 12F, 15B, 22F, 33F)을 추가한 백신으로, CRM197 단백에 모두 결합하였다. 60세 이상 성인을 대상으로 한 3상 연구에서 PCV13과 비교하여 공유하는 혈청형에 대해 비열등성을 충족하였으나, 낮은 면역원성을 보였고, 7가지 추가된 혈청형 중 혈청형 8을 제외한 6가지 혈청형에서 우월한 면역원성을 보고하였다.14)
PCV21은 현재 사용되고 있는 백신들에 포함되지 않은 비백신(non-vaccine) 혈청형인 15A, 15C, 16F, 23A, 23B, 24F, 31, 35B를 포함하는 21개 혈청형으로 구성된 백신으로, 최근 비백신 혈청형에 의한 IPD가 늘어나는 것을 예방하기 위한 목적으로 개발되었으며, 2024년 6월에 FDA의 승인을 받았으며, 최근 권고안에 PCV10과 동등하게 사용할 수 있도록 추가되었다. PCV21과 PPSV23의 면역원성 비교연구에서 PCV21은 PPSV23에 비해서 공통으로 포함된 혈청형에서 비열등성을 만족하였으며, 일부 공통 혈청형에서는 우월하였다. PCV21에만 포함되어 있고 PPSV23에 없는 혈청형에서는 PCV21의 면역원성이 우월하였다.15) PCV20과 PCV21은 아직 한국에서는 사용할 수 없다.
2021년 10월 미국 질병통제예방센터(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)의 예방접종 자문 위원회(Advisory Committee on Immunization Practices, ACIP)는 성인에 대한 폐렴사슬알균 예방접종 권고안을 발표하였다.16)
2021년 이전에 ACIP는 PPSV23을 단독(최대 2회 접종) 또는 PCV13을 단일 접종하고 PPSV23 1–3회 접종(PCV13 이후 PPSV23)을 조합하여 미국 성인에게 연령과 폐렴구균 질환의 기저 위험에 따라 사용하도록 권장했지만, 2021년에 두 가지 새로운 폐렴구균 접합 백신인 PCV15/PCV20이 FDA에서 18세 이상 미국 성인에게 사용이 허가되고, PCV13에 비해 우월한 예방효과를 보고하면서 PCV13을 PCV15와 PCV20으로 대체하도록 권고하게 되었다. 변경된 권고안에서는 65세 이하의 건강한 성인에게는 접종을 권고하지 않으며, 65세 이상 성인은 폐렴사슬알균 백신을 접종하지 않았거나 예방 접종 내역을 모르는 경우 PCV20을 단독으로 사용하거나 PCV15를 접종하고 1년 이상 경과 후에 PPSV23을 접종하는 두 가지 방법을 제시하였다. 이전에 PPSV23만 접종한 경우 1년 이상 경과 후에 PCV20을 접종하거나, PCV15를 접종하고 이전에 PCV13만 접종한 경우 1년 이상 경과 후에 PCV20을 접종하거나 PPSV23을 접종하도록 하였다. 이전에 PCV13을 접종하고 65세 이전에 PPSV23을 접종한 경우 PPSV23을 접종한 지 5년 이상 경과 후에 PCV20을 접종하거나 PPSV23을 접종하고, PCV13을 접종하고 65세 이후에 PPSV23을 접종한 경우에는 PPSV23을 접종한 지 5년 이상 경과 후에 PCV20을 접종할 것인지 개별적으로 결정하도록 하였다.
기저 질환이 있는 19–64세 성인이 폐렴사슬알균 백신을 접종하지 않았거나 예방 접종 내역을 모를 경우 PCV20을 단독으로 사용하거나 PCV15를 접종하고 1년 이상 경과 후에 PPSV23을 접종하도록 하였다. 이전에 PPSV23만 접종한 경우 PPSV23 접종 후 최소 1년 이상 경과 후에 PCV20 또는 PCV15를 접종하며, 이전에 PCV13만 접종한 경우 1년 이상 경과하여 PCV20을 접종하거나 8주 이상의 간격을 두고 PPSV23을 접종하고 5년 이상 경과 후 PPSV23을 1회 추가 접종한다. 이전에 PCV13과 1회의 PPSV23을 접종한 경우 1년 이상 경과하여 PCV20을 접종하거나 5년 이상 경과 후 PPSV23을 1회 추가 접종한다. 이전에 PCV13과 2회의 PPSV23을 접종한 경우 5년 이상 경과하여 PCV20을 접종하고 PPSV23은 더 이상 권고하지 않는다. 그리고, 최근 미국 FDA에서 PCV21을 승인하면서 PCV20과 PCV21을 동일한 방법으로 사용할 수 있도록 권고안에 추가하였다.
국내에서도 2023년 대한감염학회에서 미국과 해외의 예방접종 권고안을 소개하였으며 2024년 PCV15 국내 출시 후 즉시 접종 권고안을 발표하였는데, 혈청형 3이 국내에서 가장 흔한 원인인 점과 PCV13에 비해 면역원성이 높았던 점을 고려하여 성인 접종대상자에게 PCV15를 PCV13보다 우선적으로 권고하면서 PCV15를 접종할 수 없는 경우에만 PCV13을 접종하도록 하였다. 현재 국내에서 사용할 수 있는 폐렴사슬알균 백신을 사용한 권고사항을 요약하면 Table 2와 같다.
Pneumococcal vaccine schedules for adults by underlying conditions
| Conditions | PCV15a → PPSV23 | PPSV23 → PCV15a | Additional PPSV23 vaccination | Maximum number of additional PPSV vaccination |
|---|---|---|---|---|
| ≥65 years of age | ≥1 year after PCV15 dose | ≥1 year after PPSV23 dose | No further vaccination | 1 time |
| Chronic conditionsb | ≥1 year after PCV15 dose | ≥1 year after PPSV23 dose | ≥65 years of age & ≥5 years after PPSV23 | 2 times (1 time ≥65 years of age) |
| Increased risk for meningitis (e.g., CSF leak, cochlear implant) | ≥8 weeks after PCV15 dose | ≥1 year after PPSV23 dose | ≥65 years of age & ≥5 years after PPSV23 | 2 times (1 time ≥65 years of age) |
| Immunocompromised patients, asplenia | ≥8 weeks after PCV15 dose | ≥1 year after PPSV23 dose | 5 years after first PPSV23 dose, ≥65 years of age & ≥5 years after second PPSV23 dose | 3 times (1 time ≥65 years of age) |
PCV15, 15-valent pneumococcal conjugate vaccine; PPSV23, 23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine; PPSV, pneumococcal polysaccharide vaccine; CSF, cerebrospinal fluid.
aIf PCV15 cannot be administered, PCV13 can be administered.
bChronic conditions include alcohol abuse disorder, chronic heart disease, chronic liver disease, chronic lung disease, cigarette smoking, and diabetes mellitus.
폐렴사슬알균 백신은 감염병으로 인한 사망위험을 효과적으로 줄일 수 있는 백신 중 하나이고 오랫동안 소아와 고령의 성인을 대상으로 사용되어 왔다.
폐렴구균 감염증에 대한 예방접종이 시행된 후 소아에서 IPD 발생은 꾸준히 감소하였으나 성인에서는 예방접종 시행 후 감소하다가 수년 전부터 다시 증가하는 양상을 보이고 있다. 이는 고령인구와 만성질환의 증가로 인한 질환 자체의 증가와 함께 백신에 포함되지 않은 혈청형으로 인한 감염이 증가하고, 백신에 포함된 혈청형에 의한 IPD도 항생제 내성 등의 이유로 지속적으로 발생하고 있기 때문이다.17,18) 전 세계적으로 이렇게 변화하는 질환에 대응할 수 있는 백신의 필요성이 대두되었고, 새로운 백신들이 개발되기 시작하였다. 2000년대 초 PCV7 백신이 PCV10/PCV13으로 대체되었던 것처럼, 최근 개발된 백신들이 소아와 고위험군에서 효과를 입증하면서, 전 세계의 여러 나라들은 각국의 상황에 따라서 PCV13을 PCV15로 대체하거나 PCV13과 PCV15를 동일한 수준으로 사용하는 새로운 권고안을 발표하고 적용하고 있다.19) 또한 연이어 개발된 PCV20과 PCV21 역시 빠르게 권고안에 포함되고 있는데, 국내에는 PCV20이 아직 허가 전이기 때문에 PCV15와 PPSV23을 사용하는 권고안이 발표되었지만, 빠르면 연내 PCV20 허가와 출시 가능성이 있는 상황이므로 PCV20이 이미 도입된 해외의 사례를 참고로 향후 폐렴사슬알균 예방접종 계획을 세울 필요가 있다. 또한 현재 국내에서는 65세 이상 성인의 PPSV 접종을 NIP에 포함하여 지원하고 있지만 PCV의 경우 NIP에 포함되어 있지 않은데, 향후 비용효과 분석결과에 따라 권고안의 변화뿐만 아니라 NIP에도 PCV가 포함될 가능성에 대한 고려도 필요하다.
결론적으로, 성인에서 폐렴사슬알균 백신 접종 전략은 연령과 기저질환을 고려해 개별화해야 하며, 새로운 백신 도입에 따른 변화에 대비할 필요가 있다. 또한 백신 접종률 증가와 항생제 내성에 따른 IPD의 변화를 주의 깊게 관찰하고, 적절한 혈청형을 방어할 수 있는 백신의 연구와 개발이 지속되어야 한다.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
Author ORCID Information
JunHyung Lee |
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