Persistent Hib Invasive Disease and Rising Dominance of Highly Resistant NTHi in Chinese Children: A Retrospective Single-Centre Study, 2013–2023

사람의 코와 목에는 '헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)'라고 불리는 아주 작은 박테리아가 흔히 조용히 살아가며, 숙주에게 해를 끼치지 않습니다. 대부분의 사람들에게 이 박테리아는 단순히 미생물 공동체의 이웃일 뿐입니다. 하지만 이 박테리아가 신체의 방어선을 뚫고 혈액, 폐, 또는 뇌를 둘러싼 액체 속으로 침투하면 심각하고 생명을 위협하는 질병을 일으킬 수 있습니다. 과학자들은 오랫동안 이 박테리아에 여러 가지 '맛(종류)'이 있다는 것을 알고 있었습니다. 어떤 것들은 면역 체계로부터 숨을 수 있게 해주는 방패 역할을 하는 미끈거리고 당분이 있는 껍질로 둘러싸여 있는데, 이를 '캡슐형 균주'라고 부릅니다. 반면 다른 것들은 이 껍질이 전혀 없습니다. 수십 년 동안, 가장 위험한 것으로 알려진 캡슐형 변종인 '타입 b'는 뇌수막염과 같은 심각한 소아 감염의 주요 원인이었습니다. 의료계는 인체가 이 특정 캡슐형 버전을 인식하고 파괴하도록 가르치는 백신을 만들어 대응했습니다. 이 백신은 중국에서 20년 넘게 사용되어 왔지만, 모든 어린이에게 무료로 제공되는 필수 접종 일정에는 포함되어 있지 않아 많은 가족이 직접 비용을 지불해야 합니다. 이러한 불균형한 보급은 복잡한 질문을 남겼습니다. 즉, 백신이 위험한 캡슐형 박테리아를 막아낼 만큼 충분히 효과적이었는지, 그리고 남아 있는 무캡슐형 버전에는 어떤 일이 일어났는지에 대한 것입니다.

베이징 아동 병원의 연구팀은 10년간의 실제 감염 사례를 조사함으로써 이에 대한 답을 찾고자 했습니다. 연구진은 단순히 코에 균을 보유하고 있는 상태가 아니라, 실제로 병을 앓고 있는 아이들에게서 채취한 111개의 박테리아 샘사를 수집했습니다. 이 샘플들은 혈액, 척수액, 중이 액체, 그리고 깊은 폐 세척액과 같이 멸균된 장소에서 왔으므로, 연구된 모든 박테리아가 실제로 아이의 질병을 일으킨 원인임을 보장했습니다. 연구는 2013년부터 2023년까지를 대상으로 했으며, 이는 박테리아가 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지 관찰하기에 충분한 기간이었습니다. 연구진은 각 샘플을 검사하여 유형을 결정하고, 일반적인 항생제에 얼마나 잘 살아남는지 테스트했으며, 어떤 균주가 퍼지고 있는지 확인하기 위해 유전적 가계도를 작성했습니다.

결과는 두 가지 서로 다른 박테리아 집단의 이야기를 보여주었습니다. 연구진은 백신이 표적으로 하는 위험한 캡슐형 타입 b 박테리아가 사라지지 않았음을 발견했습니다. 실제로 가장 심각한 침습성 감염을 겪는 아이들 사이에서 캡슐형 타입 b는 여전히 주요 원인이었으며, 전체 사례의 절반 이상에서 나타났습니다. 이러한 심각한 사례는 거의 예외 없이 돌 전후의 매우 어린 영유아들에게서 발생했습니다. 유전적 분석 결과, 이 위험한 박테리아들은 무작위가 아니었습니다. 이들은 오랫동안 순환해 온 특정하고 긴밀한 가계 그룹에 속해 있었습니다. 이는 백신이 모든 아이에게 접종되지 않기 때문에, 이 특정하고 위험한 박테리아 가문이 계속해서 백신을 맞지 않은 숙주를 찾아 퍼져나갈 수 있음을 시사합니다. 또한 연구진은 세계 다른 지역에서 위협으로 점점 더 인식되고 있는 또 다른 캡슐형 타입인 '타입 f'의 몇몇 사례도 발견했습니다.

캡슐형 박테리아가 가장 어린 환자들에게 여전히 심각한 문제인 반면, '무형(non-typeable) 헤모필루스 인플루엔자'로 알려진 무캡슐형 버전이 전체적으로 지배적인 역할을 차지하게 되었습니다. 이 무캡슐형 균주는 중이염과 폐렴을 앓는 거의 모든 아이들에게서 발견되었으며, 심각한 침습성 사례의 거의 절반을 차지했습니다. 이 무캡슐형 균주를 특히 우려스럽게 만든 것은 약물에 대한 저항성이었습니다. 연구진은 이 박테리아가 표준 항생제에 어떻게 반응하는지 테스트했으며, 무캡슐형 균주가 종종 1차 방어선으로 사용되는 두 약물인 암피실린(ampicillin)과 아지스로마이신(azithromycin)의 용량에도 훨씬 더 잘 살아남는다는 것을 발견했습니다.

연구는 왜 이 무캡슐형 박테리아가 이토록 강한지 이해하기 위해 더 깊이 파고들었습니다. 연구진은 이 무캡슐형 저항성 균주 대다수가 항생제의 표적을 변화시켜 약물을 덜 효과적으로 만드는 특정 유전적 변화를 가지고 있음을 발견했습니다. 더욱이, 연구진이 별도의 유전적 클러스터로 식별한 특정 무캡슐형 박테리아 가계 그룹이 저항성 사례의 상당 부분을 차지하고 있었습니다. 이 특정 그룹은 페니실린과 아모시실린을 포함하는 광범위한 클래스인 베타-락탐(beta-lactam) 항생제에 일률적으로 저항성을 보였습니다. 마치 이 특정 가문이 약물의 공격에 대한 방패와 약물의 진입을 차단하는 유전적 돌연변이를 결합하여 완벽한 방어 기제를 진화시킨 것 같았습니다. 이 조합은 그들을 기존의 캡슐형 균주보다 훨씬 더 죽이기 어렵게 만들었습니다.

이 연구 결과는 중국 어린이들의 현재 상황을 명확하게 보여줍니다. 백신은 질병을 제거하지 못했으며, 위험한 캡슐형 박테리아는 영아들에게 여전히 주요 감염 원인으로 남아 있어, 이 백신을 모든 어린이에게 무료로 제공해야 한다는 주장을 뒷받침합니다. 동시에, 무캡슐형 박테리아는 전반적으로 가장 흔한 감염 원인이 되었으며, 높은 저항성을 갖추며 진화하고 있습니다. 연구는 백신이 무캡슐형 박테리아의 증가를 유발했다고 보지는 않았으나, 일부 지역에서 캡슐형 박테리아가 밀려남에 따라 무캡슐형 박테리아가 그 빈자리를 채우며 높은 저항율이라는 새로운 과제를 가져온다는 점을 보여주었습니다. 연구진은 아이들을 보호하기 위해 의료계가 두 가지를 해야 한다고 결론지었습니다. 즉, 모든 아이가 캡슐형 타입을 겨냥한 백신을 반드시 접종받도록 보장하고, 현재의 지형을 지배하고 있는 무캡슐형 저항성 균주를 구체적으로 겨냥하여 설계된 새로운 백신을 개발해야 한다는 것입니다.