Pneumococcal nasopharyngeal carriage in children 2-60 months of age in Novi Sad (Serbia), October 2022-September 2026

인간의 코와 목 내부에는 흔한 박테리아인 Streptococcus pneumoniae(폐렴구균)가 아무런 문제 없이 서식하며 존재하는 조용한 생태계가 존재합니다. 이러한 침묵의 존재 상태를 '보균(carriage)'이라고 합니다. 박테리아가 상기도에 단순히 편승해 있는 동안에는 해롭지 않지만, 이 집락 형성은 이 세균이 사람에서 사람으로 퍼지고, 경우에 따라 폐렴, 수막염 또는 혈액 감염과 같은 심각한 질병을 일으키기 위해 더 깊은 조직으로 침투할 수 있게 하는 필수적인 첫 단계입니다. 어린 아이들은 이 박테리아의 주요 저장소이며, 성인보다 훨씬 더 자주 코에 이 박테리아를 보유하고 있습니다. 이 아이들은 서로 밀접하게 교류하기 때문에 지역 사회 내 전파의 주요 엔진 역할을 합니다. 질병의 확산을 막기 위해 과학자와 의사들은 박테리아의 특정 버전, 즉 혈청형(serotypes)을 표적으로 하는 백신에 의존합니다. 그러나 박테리아 인구는 정체되어 있지 않습니다. 백신이 특정 유형을 제거하면 다른 유형이 그 빈자리를 채우기 위해 들어올 수 있는데, 이를 '혈청형 치환(serotype replacement)'이라고 합니다. 현재 어떤 버전이 순환하고 있는지, 얼마나 자주 보균되는지, 그리고 항생제에 내성을 갖게 되고 있는지 이해하는 것은 예방 접종 전략을 효과적으로 유지하고 공중 보건을 보호하는 데 매우 중요합니다.

세르비아 노비사드(Novi Sad)에서 연구팀은 2022년 10월부터 2026년 9월까지 4년 동안 이 보이지 않는 풍경을 지도화하기 위한 연구를 수행했습니다. 그들은 박테리아를 보유하거나 질병을 일으킬 가능성이 가장 높은 집단인 생후 2개월에서 5세 사이의 어린이에 집중했습니다. 연구는 두 가지 뚜렷한 시나리오를 통해 지역 사회의 현실적인 모습을 포착하도록 설계되었습니다. 즉, 정기적이고 건강한 검진을 위해 의사를 방문하는 아이들과 기침이나 발열 같은 급성 호흡기 감염으로 인해 진료를 받는 아이들입니다. 수천 명의 아이들의 코를 면봉으로 훑음으로써, 연구팀은 실제로 공동체에 무엇이 존재하는지 분석하기 위한 방대한 박테리아 샘 생물 라이브러리를 수집했습니다. 그들은 단순히 박테리아를 보유한 아이들의 수를 센 것이 아니라, 발견된 박테리아의 구체적인 유전적 유형을 식별하고 일반적인 항생제로 이들을 죽일 수 있는지 테스트했습니다. 이러한 접근 방식은 현재의 상태뿐만 아니라 국가의 예방 접종 프로그램이 한 유형의 백신에서 다른 유형으로 전환됨에 따라 박테리아가 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지를 보여주었습니다.

결과에 따르면, 박테리아는 이 지역의 어린 아이들 코에 흔한 거주자임이 밝혀졌습니다. 테스트한 3,300명 이상의 아이들 중 약 27%가 이 박테리아를 보유하고 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 유병률은 균일하지 않았습니다. 이미 호흡기 감염으로 아픈 아이들이 건강한 아이들에 비해 박테리아 보유율이 유의미하게 높았습니다. 또한 데이터는 박테리아를 보유할 가능성이 연령에 크게 의존한다는 것을 보여주었으며, 2세에서 3세 사이의 아이들에게서 가장 높은 비율이 발견되었습니다. 어린이집 출석 또한 주요 요인이었는데, 집단 돌봄 환경에서 시간을 보내는 아이들이 그렇지 않은 아이들보다 박테리아를 훨씬 더 자주 보유하고 있었습니다. 연구는 계절의 리듬도 포착하여, 보균율이 가을과 겨울에 정점에 달하고 여름에 최저점으로 떨어진다는 것을 보여주었으며, 이는 추운 날씨에 전형적인 실내 밀집도 증가 및 바이러스 순환 패턴과 일치합니다.

연구의 핵심 목표는 현재 및 미래의 백신이 실제 지역 사회에서 순환하는 박테리아와 얼마나 잘 일치하는지 확인하는 것이었습니다. 연구진은 단일 버전이 지배적이지 않은 다양한 박테리아 유형의 혼합을 발견했습니다. 순환하는 유형들을 현재 허가된 백신들과 비교했을 때, 상당한 격차가 발견되었습니다. 당시 가장 널리 사용되던 10가지 유형을 포함하는 백신은 발견된 분리주(isolates)의 약 8%만을 일치시켰습니다. 13가지 유형을 포함하는 더 포괄적인 백신은 약 17%를 일치시켰으며, 심지어 더 새로운 20가 백신조차도 존재하는 박테리아의 절반 미만을 커버했습니다. 이는 이 아이들에게서 순환하는 폐렴구균 박테리아의 절반 이상이 현재 표준 백신에 의해 보호되지 않는 유형에 속해 있음을 의미합니다. 연구는 또한 더 많은 유형을 커버하기 위해 개발 중인 실험적인 고가(higher-valency) 백신들을 조사하였고, 이러한 미래의 옵션들이 이론적으로는 훨씬 더 많은 부분의 박테리아와 일치할 것이라는 점을 발견했지만, 실제 세계에서의 효과는 여전히 미지수입니다.

박테리아의 유형 외에도 연구진은 이 세균들이 약물에 어떻게 반응하는지에 대해 우려했습니다. 그들은 박테리아가 내성을 발달시켰는지 확인하기 위해 다양한 항생제를 대상으로 테스트했습니다. 연구 결과, 특히 에리트로마이신(erythromycin), 클린다마이신(clindamycin), 테트라사이클린(tetracycline)에 대한 저항성이 상당히 흔하여 상당 부분의 박테리아에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 그러나 박테리아 감염 치료의 초석인 페니실린(penicillin)에 대한 저항성은 드문 상태로 유지되었습니다. 연구는 또한 이러한 저항성 패턴이 4년 동안 어떻게 변하는지 추적했습니다. 일부 약물에 대한 저항성은 시간이 지남에 따라 감소했지만, 또 다른 흔한 항생제인 트리메토프림-설파메톡사졸(trimethoprim-sulfamethoxazole)에 대한 저항성은 연구 마지막 해에 급격히 상승했습니다. 이러한 변동은 박테리아 인구가 환경적 압력에 반응하여 끊임없이 변화하는 역동적인 존재임을 시사합니다.

연구는 노비사드의 폐렴구균 보균 현황이 복잡하고 끊임없이 진화하고 있다고 결론짓습니다. 박테리아는 특히 어린 아이들과 집단 환경의 아이들 사이에서 널리 퍼져 있으며, 순환하는 유형들은 점점 더 현재의 백신이 커버하지 못하는 것들로 변하고 있습니다. 아픈 아이들에게서 나타나는 높은 보균율은 특히 호흡기 질환 기간 동안 코가 주요 전파 부위임을 확인시켜 줍니다. 백신은 표적으로 하는 특정 유형의 존재를 줄였을 가능성이 높지만, 박테리아는 적응하여 비백신 유형이 더 두드러지게 나타나고 있습니다. 연구진은 지속적인 모니터링이 필수적이라고 강조합니다. 혈청형 분포와 항생제 내성의 이러한 변화를 추적하기 위한 지속적인 감시 없이는, 공중 보건 관계자들이 현재의 전략이 충분한지, 혹은 박테리아보다 앞서 나가기 위해 새로운 백신과 치료제가 필요한지 알 수 없습니다. 이 작업은 움직이는 과녁에 대한 명확하고 상세한 스냅샷을 제공하며, 박테리아로부터 아이들을 보호하기 위한 지속적인 노력에 있어 경계심이 필요함을 강조합니다.