화이자 백신(BNT162b2)의 3상 임상시험 중간 결과는 2020년 12월에 논문을 통해 발표되었다[1]. 3주 간격으로 2회 접종하였을 때 예방 효과는 95.0% (95% confidence interval [CI] 90.3-97.6)였다. 백신 접종군은 위약 접종군에 비해 국소 및 전신 반응(local and systemic reactogenicity)이 많았으나 대부분 경증이었다. 백신과 인과관계가 있을 것으로 평가된 중증 이상 반응에는 백신 투여와 관련된 어깨 손상, 우측 액와부 림프절 병증(axillary lymphadenopathy), 발작성 심실성 부정맥(paroxysmal ventricular arrhythmia), 우측 다리 이상감각(paresthesia)이 있었다. 백신 접종군에서 2건, 대조군에서 4건의 사망 사례가 보고되었으나 백신과 인과관계는 없는 것으로 평가되었다.

아스트라제네카 백신(AZD1222)의 임상 2/3상 연구 중간 결과는 2020년 12월에 논문을 통해 발표되었는데, 백신 용량에 따라 예방 효과가 달라지는 결과를 보고하여 논란이 되었다[2]. 첫 접종은 저용량, 두 번째 접종은 일반 용량으로 투여하였을 때 예방 효과는 90.0% (95% CI 67.4-97.0), 첫 접종과 두 번째 접종 모두 일반 용량으로 투여하였을 때 예방 효과는 62.1% (95% CI 41.0-75.7)였다. 두 가지 용량을 모두 합하여 평가한 예방 효과는 70.4% (95% CI 54.8-80.6)였다. 그러나 이후 다시 분석하여 제시한 결과에서는 첫 번째 접종과 두 번째 접종 사이의 간격이 예방 효과에 영향을 미치는 유의한 인자인 것으로 확인되었다[3]. 접종 간격에 상관없이 분석된 예방 효과는 66.7% (95% CI 57.4-74.0)였으나 접종 간격을 12주 이상 연장하였을 때 예방 효과는 81.3% (95% CI 60.3-91.2)였다. 안전성 평가 결과, 중증 이상반응 발생률은 백신군과 대조군에서 유의한 차이가 없었다. 아스트라제네카 백신과 인과관계가 있을 것으로 평가된 중증 이상반응에는 횡단척수염(transverse myelitis) 1건, 40℃ 이상의 고열 1건이 있었다. 백신 접종군에서 1건, 대조군에서 3건의 사망 사례가 보고되었으나 백신과 인과관계는 없는 것으로 평가되었다.

모더나 백신(mRNA-1273)의 3상 임상 연구 중간 결과는 2021년 2월 논문을 통해 발표되었다[4]. 임상 연구 결과, 4주 간격으로 2회 접종하였을 때 예방 효과는 94.1% (95% CI 89.3-96.8)였다. 국소 및 전신 이상반응은 백신 접종군에서 더 많았으나 중증 이상반응 발생률은 백신 접종군과 대조군에서 유의한 차이가 없었다. 백신 접종군에서 3건, 위약군에서 1건의 안면신경마비(Bell’s palsy)가 확인되었다. 백신 접종군에서 2건, 대조군에서 3건의 사망 사례가 보고되었으나 백신과 인과관계는 없는 것으로 평가되었다.

얀센 백신(Ad26.COV2.S)의 3상 임상 연구 중간 결과는 2021년 4월 논문을 통해 발표되었다. 임상 연구 결과, 위중증 COVID-19 감염을 예방하는 효과는 66.3% (95% CI 59.9-71.8)였다. 예방 효과는 임상 연구가 수행된 지역에 따라 차이가 있었으며, 미국 74.4% (95% CI 65.0-81.6), 라틴아메리카에서 64.7% (95% CI 54.1-73.0), 남아프리카공화국에서 52.0% (95% CI 30.3-67.4)였다. 국소 및 전신 이상반응은 백신 접종군에서 더 많았으나 중증 이상반응 발생률은 백신 접종군과 대조군에서 유의한 차이가 없었다. 백신 접종군에서 3건, 대조군에서 16건의 사망 사례가 보고되었으나 백신과 인과관계는 없는 것으로 평가되었다.

노바백스 백신(NVX-CoV2373)의 3상 임상 연구 중간 결과는 언론을 통해서 보고되었다. 변이가 없는 바이러스의 경우 예방 효과는 96%, B.1.1.7 변이주에 대한 예방 효과는 86%로 알려졌다. B.1.351 변이주에 대한 예방 효과는 2021년 5월 논문을 통해 보고되었다[5]. 남아프리카공화국에서 시행된 임상시험에서 확인된 예방 효과는 49.4% (95% CI 6.1-72.8), HIV에 감염되지 않은 사람만 따로 나누어 분석한 예방 효과는 60.1% (95% CI 19.9-80.1)였다. B.1.351 변이주에 대한 예방 효과만 따로 분석하였을 때, 51.0% (95% CI -0.6 to 76.2)의 예방 효과가 확인되었다.

임상시험에서 확인된 효능(efficacy)이 실제로 임상 현장에서도 동일한 효과(effectiveness)로 입증되는지 확인하는 것은 각 약물의 평가에 있어서 중요하다. 가장 먼저 사용이 시작된 mRNA 백신인 화이자와 모더나의 COVID-19 백신 예방 효과는 이스라엘, 미국, 영국 등에서 보고되었다. 이스라엘에서 4월 3일까지 화이자 COVID-19 백신 접종을 완료한 471만여명에 대한 분석 결과, 2회 접종 시 유증상 COVID-19을 예방하는 효과는 95.3% (95% CI 94.9-95.7), 무증상 COVID-19을 예방하는 효과는 91.5% (95% CI 90.7-92.2), 입원을 예방하는 효과는 97.2% (95% CI 96.8-97.5), 사망을 예방하는 효과는 96.7% (95% CI 96.0-97.3)였다[6]. 미국에서 일선의료종사자를 대상으로 수행된 연구 결과, 화이자 또는 모더나 백신 1회 접종의 예방 효과는 80%, 2회 접종의 예방 효과는 90%였다[7]. 미국에서 65세 이상 고령자를 대상으로 수행된 분석에서는 2회 접종 시 입원을 예방하는 효과가 94% (95% CI 49-99)였다. 영국에서 의료기관종사자를 대상으로 수행된 연구에서는 화이자 백신 1회 접종 시 유증상 또는 무증상 COVID-19을 예방하는 효과가 70% (95% CI 55-85), 2회 접종 시 85% (95% CI 74-96)였다[8]. 스코틀랜드에서는 65세 이상 고령자에서 화이자 백신과 아스트라제네카 백신을 1회 접종하였을 때 입원을 예방하는 효과를 분석하였고, 화이자 백신 1회 접종 시 91% (95% CI 85-94), 아스트라제네카 백신 1회 접종 시 88% (95% CI 75-94)의 입원 예방 효과를 보였다[9]. 국내에서도 COVID-19 백신 접종의 효과를 분석한 초기 결과가 보고되었다. 2021년 1분기에 COVID-19 백신을 접종 받은 868,505명에 대한 분석 결과, 아스트라제네카 백신 1회 접종 시 2주 경과 후 예방 효과 90.8% (95% CI 86.5-93.7), 화이자 백신 1회 접종 시 2주 경과 후 예방 효과는 100.0%였다[10].

현재 우리나라에 도입 예정인 5종류의 COVID-19 백신의 임상 연구에는 최소 20-30% 이상의 기저 질환자가 연구 대상자로 포함되어 진행되었다[11]. 각 백신의 임상시험 결과, 기저질환자에게 COVID-19 백신을 접종하였을 때 기저 질환이 없는 사람과 비교하여 유사한 수준의 유효성과 안전성을 보여주었다. 이에 따라 국내외 COVID-19 지침에서는 기저 질환자에 대한 COVID-19 백신 접종을 권고한다. 일부 임상시험에는 안정적인 상태의 HIV 감염인이 포함되어 진행되었으나 면역억제제를 사용하는 등의 중증면역저하자는 포함되어 있지 않아 자료가 제한적이다. 그러나 중증면역저하자의 경우 중증 COVID-19 발생 위험이 더 높다는 점, 현재 사용되는 COVID-19 백신은 생백신이 아니라는 점, COVID-19 백신 접종 시 안전성의 우려는 상대적으로 높지 않다는 점을 고려하여 대부분의 국내외 지침에서 백신 접종이 가능하다고 기술하고 있다. 중증 면역저하자에 대한 COVID-19 백신 접종 시 면역억제 치료 시작 2주 전까지 COVID-19 백신 접종이 완료되는 것이 좋으나 가능하지 않은 경우에는 면역억제 치료 중에도 백신 접종이 가능하다. 심질환자, 뇌혈관 질환자, 암환자, 장기이식 환자, 자가면역 질환자, 이전에 길랭-바레 증후군을 진단받은 과거력이 있는 자, 안면신경마비 병력이 있는 자 모두 COVID-19 백신 접종의 금기에 해당되지 않는다.

현재 국내에서는 성인에 대해서만 COVID-19 백신 접종을 권고하고 있으나, 화이자 백신의 경우 임상시험 대상자의 범위가 만 16-18세 청소년을 포함하고 있었기 때문에 우리나라를 포함하여 대부분의 국가에서 16세 이상 청소년 및 성인에 대해 사용이 허가되어 있다. 최근 만 12-15세 소아청소년을 대상으로 한 임상시험 결과가 보고되었다. 약 2,200명의 소아청소년에 대해 시행된 임상시험 결과 백신 접종군에서는 유증상 COVID-19이 발생하지 않아 예방하는 효과는 100%라고 보고하였고 이상반응의 경우 성인과 비교하여 특별히 다른 양상을 보이지 않았다. 미국은 이 임상시험 결과를 바탕으로 화이자 백신의 접종연령을 만 12세까지 확대하였다[12]. 화이자 백신의 임상시험 결과는 우리나라에도 제출되어 허가사항이 변경될 가능성이 있다. 다만 임상시험 결과를 바탕으로 허가사항이 확대되더라도 소아청소년에서 COVID-19 백신 접종 필요성이나 접종에 따른 이득의 측면에 대한 다양한 이견이 존재하므로 사회적 합의가 필요하다.

임신부가 COVID-19에 걸리는 경우 중증으로 진행할 위험이 증가하고 조산 등 산과적 합병증 위험이 증가하는 것으로 알려져 있다. COVID-19 백신의 임상시험 시 임신부는 제외되었기 때문에 임신부에 대한 자료는 제한적이나, COVID-19 백신은 생백신이 아니라는 점과 COVID-19의 유행상황을 고려하여 미국, 영국 등에서는 임신부에게도 COVID-19 백신 접종을 시행하고 있다. 최근 임신부에서 COVID-19 백신 접종의 안전성에 관한 자료가 논문으로 보고되었다[13]. 미국에서 35,691명의 임신부에게 접종한 결과 접종 부위의 이상 반응을 좀 더 흔하게 보고되었으나 발열 등의 전신 이상반응은 더 적게 보고되었고 산과적 합병증은 증가하지 않았다. 현재 국내에서는 임신부에 대한 COVID-19 백신 접종을 시행하지 않고 있으나 이러한 안전성 정보를 바탕으로 향후 국내 유행상황이 악화되는 경우에는 COVID-19 백신 접종이 권고될 가능성도 있다.

COVID-19 유행이 지속되면서 다양한 변이가 등장하였고 그중에서도 영국 유래 변이 바이러스(B.1.1.7 lineage), 남아프리카공화국 유래 변이 바이러스(B.1.135 lineage), 브라질 유래 변이 바이러스(P1 lineage)가 주요 변이 바이러스(variant of concern, VOC)로 분류되어 있다. 화이자, 모더나 백신의 경우 면역원성 분석을 통해 B.1.351 변이주와 P1 변이주에 대한 중화능이 감소하는 결과를 보고하였다[14,15]. 또한 B.1.351 변이주에 대해 아스트라제네카 백신의 임상시험 결과, 경중등증 COVID-19을 예방하는 효과가 거의 나타나지 않는 것으로 보고되기도 하였다[16]. 그러나 B.1.1.7 변이주에 대한 아스트라제네카 백신의 예방 효과를 분석한 결과에서는 중화능은 다소 떨어지나 70.4% (95% CI 43.6-84.5)의 예방 효과가 유지되는 것으로 확인되었다[17]. B.1.1.7 변이주와 B.1.351 변이주가 주로 유행하는 카타르에서 수행된 화이자 백신의 예방 효과 분석 결과에서도, 화이자 백신 2회 접종 시 B.1.1.7 변이주 감염에 대한 예방 효과는 89.5% (95% CI 85.9-92.3)로 3상 임상시험 결과와 유사하고, B.1.351 변이주 감염에 대한 예방 효과는 75.0% (95% CI 70.5-78.9)로 다소 낮았지만 유의미한 결과를 보여주었다[18]. 위중증 또는 사망을 예방하는 효과는 B.1.1.7 변이주나 B.1.351 변이주 모두에 대해 100%의 예방 효과를 보였다. 얀센 백신이나 노바백스 백신의 경우 임상시험이 상대적으로 늦게 진행되었기 때문에 임상시험 단계에서 변이 바이러스 감염자가 상당수 포함되었고 변이주에 대한 예방 효과 분석 시 변이가 없는 바이러스에 대해 다소 낮기는 하나 유의미한 수준의 예방 효과를 가지는 것으로 보고되었다.

다만 기초 접종 후 변이주에 대한 예방 효과가 어느 정도 나타난다고 하더라도 시간이 경과함에 따라 면역반응이 감소하게 되면 변이주에 대한 예방 효과는 더 낮아질 가능성이 있다. 이에 따라 면역반응을 강화하기 위한 booster shot의 필요성이 제기되었다. Booster shot의 경우 기초 접종을 완료한 사람에게 동일한 백신 또는 변이주에 대해 수정한 백신을 1회 추가로 접종하는 방법이다. 현재 어느 시점에 어떤 형태의 백신으로 추가 접종을 하는 것이 좋을지에 대한 구체적인 방안은 제시되어 있지 않으나 booster shot의 필요성에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있고 백신 제조사에서도 이를 겨냥한 백신 개발이 진행되고 있는 것으로 알려지고 있어서 조만간 booster shot의 필요성과 대응 전략이 구체화 될 것으로 예상된다.