소아마비 퇴치를 위한 끈질긴 감시의 힘

끈질긴 감시는 소아마비 퇴치의 핵심

글쓴이 다이애나 쇼버그

몇몇 아프리카 국가들은 소아마비 발병 고위험 국가로 분류된다. 그러나 오랜 기간 동안 말라위는 여기에 해당되지 않았다.  

말라위는 견고한 공중보건 인프라를 갖추고 있으며 예방 접종률도 높다. 말라위에서의 마지막 발병 사례는 1992년이었으며, 이는 아프리카의 모든 국가에서 소아마비가 퇴치되었다고 간주된 시점보다 수십 년 앞선 시기였다. 세계보건기구(WHO) 아프리카 지역 소아마비 퇴치 프로그램 코디네이터인 자말 아흐메드는 "얼마나 많은 아이들이 소아마비를 모른 채 태어나고 자랐을지 상상해보세요"라고 말한다. 그래서 2022년 2월 말라위의 한 아동이 야생 소아마비 양성 판정을 받았을 때 그는 깜짝 놀랐다.

몇 달 후 미국 질병통제예방센터 바이러스 질병 부서의 의료 책임자인 자넬 루스도 뉴욕주의 소아마비 표준 연구소에서 보낸 이메일을 통해 반갑지 않은 놀라운 소식을 듣게 되었다. 맨해튼에서 북쪽으로 약 50킬로미터 떨어진 록랜드 카운티에서 백신 접종을 받지 않은 남성의 소아마비 감염 사례를 확인했다는 내용이었다. "상당히 큰 충격을 받았죠"라고 루스가 말한다. "미국에서 누군가 소아마비에 걸려 마비될 거라고 전혀 생각하지 못했으니까요." 

오랫동안 소아마비 청정국으로 여겨졌던 두 나라에서 보건 요원들이 소아마비를 어떻게 발견했을까? 그리고 소아마비가 정말로 사라졌다고 어떻게 확신할 수 있을까? 로타리는 지난 5년 동안 소아마비를 찾는 과정, 즉 소아마비 감시에 7,360만 달러의 기금을 지원해왔다. 전 세계의 소아마비 종식이 가까워짐에 따라 감시 활동은 소아마비의 진정한 퇴치를 위해 중추적인 역할을 담당하게 될 것이다. 

2021년 11월, 말라위의 수도 릴롱궤의 빈민 지역에 사는 3세 소녀가 오른쪽 신체 마비 증상으로 병원에 왔을 때 의료진은 즉시 팔다리 근육이 갑자기 약해지는 급성 이완성 마비라는 진단을 내렸다. 드물지만, 급성 이완성 마비의 원인 중에는 소아마비가 있다. 따라서 후속 검사는 필수적이었다.

소아마비는 주로 사람의 배설물을 통해 전파된다. 바이러스는 오염된 음식이나 물을 섭취할 때 체내로 들어가 위장관에서 복제되고 대변으로 배출된다. 의사들이 급성 이완성 마비를 진단하면 그들은 대변 샘플을 소아마비 검사기관으로 보내 바이러스 유무를 확인한다. 급성 이완성 마비 감시라고 부르는 이 과정에서는 소아마비의 주요 증상인 급성 이완성 마비가 나타난 사례를 찾고 샘플을 통해 바이러스가 이러한 증상의 원인인지 확인한다. 

미국 질병통제예방센터(CDC) 글로벌 예방접종 부서의 역학 조사관인 패럴 토볼로프스키는 비유를 들어 급성 이완성 마비 감시를 설명한다. "낚시할 때 그물을 던지잖아요. 소아마비는 그 그물에 걸린 물고기입니다."

말라위에서 의료진은 절차에 따라 소녀의 대변 샘플을 채취했고, 2022년 1월, 이를 말라위에서 가장 가까운 남아프리카의 소아마비 연구소로 보냈다.

연구소 직원들은 샘플을 세포배양액에 넣어 소아마비 바이러스가 증식하는지 확인했다. 그들은 바이러스의 염기서열을 분석한 결과 이것이 1형 야생 소아마비 바이러스라는 것을 알게 되었다. 이 샘플은 애틀랜타 CDC에 있는 전문 연구소로 보내졌으며, 추가 검사를 통해 검사 결과를 검증하고 샘플의 유전자 염기서열이 2019년 10월 파키스탄 신드 주에서 마지막으로 발견된 감염 사슬과 연결되어 있음을 확인했다.  

WHO 글로벌 소아마비 연구소 네트워크의 코디네이터인 우스만 디옵은 유전자들이 일종의 '분자 시계' 역할을 했다고 설명한다. 소아마비 바이러스는 전파과정을 통해 매년 약 9종의 돌연변이를 일으킨다. 과학자들은 샘플 내의 돌연변이 수를 세어 바이러스가 얼마나 오래 순환했는지 알 수 있다. 

아흐메드는 말한다. "바이러스가 상당히 변형되었다는 점에서 2년 이상 순환한 것이 분명히 나타났죠."

소아마비 감시 절차 

급성 이완성 마비 감시는 소아마비 발병을 발견하기 위한 표준 절차다. 감시는 다음과 같은 4단계로 이루어진다.

1. 급성 이완성 마비 아동 찾기 및 사례 보고

2. 분석을 위한 대변 샘플 이송

3. 연구소에서 소아마비 바이러스 분리 및 확인

4. 바이러스 매핑을 통해 균주의 원천 확인

출처: 소아마비 퇴치를 위한 글로벌 이니셔티브

말라위에서와 마찬가지로 미국의 의사들도 소아마비를 즉시 떠올리지 못했다. 마지막 야생 소아마비 바이러스 감염 사례가 1979년이었기 때문이다. 하지만 2014년에 비슷한 증상을 보이는 아이들이 나타나기 시작했다. "50년 전이었다면 우리는 소아마비를 염두에 뒀을 것입니다"라고 루스가 말한다. "하지만 소아마비가 퇴치된 지금 소아마비를 어떻게 떠올릴 수 있었겠어요?" 과학자들은 소아마비 바이러스와 같은 과에 속하는 다른 바이러스도 소아마비와 유사한 질병을 일으킬 수 있으며, EV-D68이라는 바이러스가 2014, 2016, 2018년에 발생한 소아마비의 원인일 가능성이 높다고 파악했다.  

2022년 6월 뉴욕주에서 백신 접종을 받지 않은 20세 남성이 허리와 위장 통증, 목의 경직, 미열, 양쪽 다리의 약화로 응급실을 찾았을 때 의료진은 급성 이완성 척수염이라는 소아마비와 유사한 질병을 의심했다. 일반적으로 급성 이완성 척수염이 발생하기 시작하는 초여름에 뉴욕 당국은 갑작스러운 근육 약화가 있는 환자를 주의 깊게 관찰하라는 경고를 임상의료진에게 보낸다. 

의사들은 환자의 반사 신경과 다리 힘이 약화된 것을 관찰한 후 대변 샘플과 다른 샘플을 채취하여 급성 이완성 척수염 검사를 실시했다. 놀랍게도 대변 샘플은 소아마비 바이러스 양성 반응을 보였다. 유전자 염기서열 분석 결과, 런던과 예루살렘에서 유행하는 균주와 관련된 2형 변종 소아마비 바이러스로 밝혀졌다. 이 변종 소아마비 바이러스는 전 세계의 예방 접종이 부족한 지역에서 여러 차례 유행하고 있다. 

"2014년부터 감시 시스템을 구축하기 위해 기울여온 우리의 모든 노력이 결실을 맺은 거죠. 아주 오랜만에 소아마비 사례를 포착할 수 있게 되어 놀라웠어요"라고 루스가 말한다. 

아프리카에서 소아마비가 2년간 유행해왔다는 가정 하에 WHO, CDC 및 국제 파트너들은 말라위에서 야생 소아마비 사례가 확인된 지 며칠 만에 완전한 대응 체제로 들어갔다. 첫 번재 목표는 말라위와 인근 국가인 모잠비크, 탄자니아, 잠비아, 짐바브웨의 3,300만 명 이상의 아동을 대상으로 대량 백신 접종을 실시할 준비를 하는 것이었다. 

동시에, 공무원들은 5개국의 의료 시스템 전반에 걸쳐 보건 요원들을 교육했고, 보건 요원들은 집집마다 돌아다니며 소아마비 증상 여부를 관찰하고 어린이들에게 백신을 접종했다. 이렇게 강화된 감시를 통해, 소아마비로 신체가 마비된 모잠비크의 아동과 청소년 8명이 추가로 확인되었다. "당시의 대혼란을 상상해보세요"라고 남아프리카공화국 프리토리아 로타리클럽의 회원 안양웨가 말한다. 그는 소아마비 퇴치를 위한 글로벌 이니셔티브(GPEI)가 실시하는 대응 검토에 참여하기 위해 모잠비크를 방문했다. 

모잠비크에서 소아마비 사례는 모두 북서부의 테테주에서 발생했으며 당국은 현재 이 지역이 소아마비의 진원지라고 보고 있다. "우리는 모잠비크로 처음 바이러스가 유입된 것으로 봅니다. 그리고 말라위에서 더 철저한 감시를 하고 있었기 때문에 바이러스의 검출이 가능했던 것 같습니다"라고 디옵이 말한다. 

미국에서도 공무원들이 한 명의 2형 소아마비 환자가 수천 명의 경증 또는 무증상 감염을 의미할 수 있다는 가정하에 행동에 나섰다. 질병통제예방센터는 의사들을 대상으로 온라인 세미나를 열고 갑작스러운 근육 약화에 대한 경계를 강화했다. 보건 당국은 백신 접종률을 높이기 위해 노력했다. 소아마비 진단을 받은 남성이 거주했던 록랜드 카운티에서는 영유아에게 권장되는 소아마비 백신 3회 접종을 받은 2세 아동의 비율이 60%밖에 되지 않았으며 특히 한 구역에서는 해당 연령 아동의 37%만이 3차 접종을 마친 것으로 나타났다. 전국 평균 접종률은 93%이다. 

질병통제예방센터는 소아마비 유행이 얼마나 오래 지속되었고 얼마나 멀리 확산되었는지 파악하기 위해 환경 감시로 눈을 돌렸다.

전 세계가 소아마비 퇴치에 가까워지고 있기 때문에 매년  소아마비에 걸린 아동은 매우 드물게 나타난다. 그러나 이러한 몇 건의 사례는 무증상 감염자가 수천 명이 있다는 것을 의미한다. 급성 이완성 마비 감시는 마비 사례를 포착하는 역할을 한다. 그런데 나머지는 어떻게 찾을 수 있을까?  

여기서 다시 한 번 배설물 샘플이 등장한다. 과학자들은 마비가 생긴 아동의 대변을 검사할 때와 동일한 절차를 거치지만 나머지 경우에서는 지역 하수 시스템에서 채취한 샘플을 분석한다. 이러한 환경 감시 활동은 한 아동이 아닌 아동 인구집단 전체를 조사하는 데 도움이 된다. 토볼로프스키의 그물 비유를 사용하자면 하수에서 바이러스를 찾는 환경 감시는 더 넓은 그물을 던지는 것과 같다. 

고대 그리스 시대로 거슬러 올라가면 당시 사람들은 하수, 더 정확히는 증기가 뿜는 증기를 질병 전파의 원인으로 보았다. 폐수 자체가 원인이라는 생각은 19세기 중반 영국에서 시작되었다. 장티푸스가 1928년에 폐수에서 분리되었고, 1939년에 과학자들은 폐수가 소아마비 바이러스 활동의 지표로 사용될 수 있다고 판단했다.  

2000년 GPEI는 소아마비가 여전히 만연했던 이집트의 하수 샘플에서 소아마비 바이러스를 찾기 시작했다. 이 노력은 이집트에서 야생 소아마비 바이러스를 퇴치하는 데 기여했다. GPEI는 2009년부터 다른 소아마비 발병국에서도 환경 감시를 시작했고 이후 환경 감시가 더 많은 국가로 확대되었다. GPEI 체계 밖에서 자체적으로 폐수 감시를 실시하고 있는 국가들도 있다. 이를 모두 합하면 환경 감시가 이루어지는 곳은 전 세계 약 800개 지점에 달한다.

하수 시설이 잘 갖춰진 국가에서는 보건 공무원들이 하수처리장으로 가는 경로에 있는 처리되지 않은 하수 샘플을 채취한다. 그러나 실제로 소아마비 위험이 가장 높은 지역은 위생 상태가 좋지 않은 경우가 많다. 이러한 경우 보건 당국은 샘플 채취 장소를 정확히 결정하기 위해 사회경제적 환경이 낙후된 지역, 이주민과 인구 이동이 많은 지역, 소아마비와 기타 질병의 발병 사례가 있었던 지역 등 여러 지표들을 참고한다. 

채취 지역을 결정한 후 보건당국은 특정 지역의 인구조사 통계와 위성사진, 지형도를 사용하여 하수가 가장 높은 곳에서 가장 낮은 곳으로 흐르는 지점을 찾아 조사 대상을 좁혀간다. "일반적으로 흐름이 정체된 곳이 아니라 원활한 곳이 적절합니다"라고 아흐메드가 말한다. "우리는 대부분의 사람들이 오전에 화장실을 사용한다는 가정하에 오전 시간에 집중하려고 하죠." 

2022년 2월 말라위의 소아마비 사례가 확인되었을 때, 말라위는 GPEI의 환경 감시 확대 목록에 올랐고, 한 팀이 이미 예비 작업을 시작하고 있었다. "발병이 확인되자마자 두세 명의 감시 요원이 도시에서 도시로 이동하며 적절한 샘플 채취 장소를 평가했죠"라고 아흐메드가 말한다. "우리는 소아마비 발생 선언 후 4일 이내에 릴롱궤의 한 지점에서 초기 환경 감시 샘플을 채취했습니다. 한 달이 지나자 우리는 전국에 8~9개 채취 지점을 확보했습니다." 말라위에서 야생 소아마비 바이러스 양성 반응이 나온 샘플은 없었다.  

발병의 진원지인 모잠비크의 테테주를 포함한 주변 국가에서도 환경 감시가 강화되었다. 그러나 보건 당국은 유용한 환경 감시 지점을 찾는 데 어려움을 겪었으며 폐수에서 야생 소아마비 바이러스를 발견하지 못했다. "급성 이완성 마비 감시시스템이 가장 가치가 있었죠"라고 아흐메드가 말한다. 

양성 샘플은 일단 확인되면 유용한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 보츠와나에서는 작년 환경 샘플 채취를 통해 2형 변종 소아마비 바이러스를 확인했고 당국은 소아마비 환자가 발생하지 않도록 두 차례에 걸친 예방 접종을 실시했다. 그러나 음성 샘플은 양성 샘플만큼 명확하게 나오지 않는다. 즉 음성 반응은 질병이 존재하지 않음을 의미할 수 있지만 샘플의 상태가 좋지 않거나 부적절한 날에 채취해 정확한 결과를 나타내지 않을 수 있다. 샘플은 단지 특정 순간의 스냅샷일 뿐이라고 디옵이 설명한다. "샘플은 도움을 주지만 모든 소아마비 바이러스를 탐지할 수 있는 만병통치약은 아닙니다"라고 그가 말한다. "환경 감시는 여전히 최고의 표준인 급성 이완성 마비 감시에 보완책이 될 뿐이죠."

미국의 보건 당국도 변종 소아마비 바이러스의 확산 정도를 측정하기 위해 폐수 샘플 채취에 관심을 집중하고 있으며, 이 작업은 팬데믹 이후 어려움이 줄어들었다. 

코로나19 바이러스를 폐수에서 추적할 수 있다는 것을 입증한 연구들이 나온 후 질병통제예방센터는 급증하는 감염을 감지하기 위해 2020년에 국가 폐수 감시 시스템을 구축했다. 2023년 6월 현재, 미국 전역의 1,400개 이상의 폐수 시설에서 코로나바이러스 검사를 실시했으며 이는 미국 인구의 40%에 해당하는 감시 범위이다. 폐수 시설들은 정기적으로 데이터를 수집하여 질병통제예방센터에 제출하고 있다. 

연구자들은 코로나19 감시를 위해 수집한 샘플을 사용하여 보건 당국이 뉴욕 소아마비 사례를 발견한 후 과거 데이터를 분석해보았다. "뉴욕주는 코로나19 검사를 실시하고 검체를 보관하고 있었죠"라고 루스가 말한다. "우리는 선반에서 검체를 꺼내 소급하여 검사를 실시할 수 있었습니다." 소아마비로 마비된 남성은 6월부터 근육 약화 증세를 보였고 보건 당국은 록랜드 카운티와 인근 카운티에서 5월과 4월에 채취한 샘플을 살펴본 결과 소아마비 바이러스 양성 반응을 일부 샘플에서 확인했다. 이것은 환자가 병원을 찾기 몇 주 전부터 바이러스가 퍼져있었다는 신호로, 말라위에서와 마찬가지로 미접종 아동의 소아마비 백신 접종을 늘리고 소아마비 증상에 대한 경계를 강화하는 계기가 되었다. 

그후 보건 당국은 환자의 지역사회 주민들이 자주 방문하는 뉴욕시, 인근의 다른 카운티, 뉴욕과 접한 뉴저지주와 코네티컷주에서 특성이 비슷한 동네들을 찾아 조사 범위를 확대했다. 뉴저지주와 코네티컷주에서는 양성 샘플이 없었던 반면, 연구자들은 2022년 10월까지 뉴욕의 하수 샘플에서 소아마비 바이러스를 지속적으로 검출하다가 갑자기 검출율이 떨어진 것을 확인했다(소아마비는 통계적으로 온대 기후의 여름철에 주로 발생한다). 2월 말부터는 폐수 샘플에서 양성 반응이 전혀 나타나지 않았다. 이후 질병통제예방센터는 백신 접종률이 낮은 다른 주의 여러 지역으로 검사를 확대할 계획을 세웠다. 

"정말 감사한 일입니다"라고 루스가 말한다. "여름으로 접어들면서 폐수에서 소아마비 바이러스 검출이 늘어나거나 아직 바이러스가 존재하는 다른 카운티에서 재유입될까봐 긴장하고 있었거든요. 저희는 양성이 나타나지 않기를 간절히 바라고 있습니다." 

아흐메드 역시 아프리카에서 야생 소아마비 바이러스가 억제되었는지 지켜보며 기다리고 있다. "소아마비는 정말 까다로운 바이러스입니다"라고 그가 말한다. "검출되지 않고 꽤 오랫동안 순환할 수 있죠. 우리는 항상 철저한 감시와 시간이 복합적으로 필요하다고 말합니다."

연구자들은 감염률이 매우 낮더라도 하수 샘플에서 소아마비 바이러스를 검출할 수 있도록 검사의 민감도를 높이는 데 집중하고 있다. 그물망을 촘촘하게 만들어 어떠한 사례도 빠져나가지 않도록 하는 것이다. "이것은 소아마비 종식이 공인된 후에도 어떤 소아마비 바이러스도 놓치지 않기 위해 중요한 일입니다"라고 디옵이 말한다.   

하나의 음성 반응은 단지 샘플 채취가 제대로 되지 않았다는 의미가 될 수도 있기 때문에 고위험 지역에서는 지속적으로 일관성 있게 검사하는 것도 중요하다. 지속적으로 음성이 나타난다면 소아마비가 진정 종식되었다는 보건 당국의 확신을 높일 수 있을 것이다. 

30년간의 성과를 바탕으로 인적 역량과 물리적인 연구소 인프라를 모두 갖춘 GPEI의 연구소 네트워크는 코로나19 감시에서 핵심적인 역할을 했다. 소아마비 연구소 네트워크의 전문가들은 코로나바이러스 검사를 위한 국가적 절차를 수립하는 데 도움을 주었고 연구소 직원들은 검출에 전력을 다했다. "[우리는] 기술을 갖췄죠"라고 아흐메드가 말한다. "코로나19로 인해 염기서열 분석 노하우를 가진 인력이 늘어나면서 그 혜택을 받고 있기도 합니다. 연구소 네트워크는 아프리카 공중 보건에 윈윈 시나리오를 만들어주었죠." 

이렇게 전 세계적으로 확장된 폐수 감시 네트워크는 큰 잠재력을 가지고 있다. "활용 분야가 무궁무진합니다"라고 루스가 말한다. "저는 이것을 독감에 적용하는 데 관심이 있어요. 미국에서 독감 유행 시기에 나타날 수 있는 인플루엔자 바이러스 균주를 예측하고 더욱 빠르게 백신을 준비할 수 있으면 어떨까요?" 2022년 미국 연구자들은 원숭이두창으로 알려졌던 엠폭스의 확산을 추적하기 위해 하수 검사를 실시했다. 또한 폐수는 마약성 진통제 사용량 모니터링부터 지역사회의 비만율 예측, 약물 내성 결핵 균주 조사에 이르기까지 다양한 분야에 적용되어 더욱 신속한 대응을 가능하게 한다.  

소아마비 퇴치의 미래는 감시에 있으며 폐수를 이용한 역학 검사는 이러한 감시 노력의 핵심 도구가 될 것이다. 향후 사회가 다른 공중 보건 문제에 직면할 때도 감시는 중추적인 역할을 담당할 수 있으며, 이는 로타리가 감시에 투자해온 노력이 계속 결실을 맺게 될 것을 의미한다.

이 기사는 <Rotary> 영문잡지 2023년 10월호에 실린 내용입니다.

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