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3 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향... 2 / 국방부 군비검증단 박기철 소령 Biodefence Research in Japan / Keio University Global Security Research Institute, Tomoya Saito 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 / 국제백신연구소 김동욱 책임연구원 Biosecurity for Microbiological Laboratories / Jonathan Y. Richmond, PhD, RBP 2010년도 ABSA Conference 참가결과 년도 생물무기금지협약 포스터 공모전 개최결과 생물무기관련 정보 BWC 일지 년도 생물무기금지협약 국내이행사업은 지식경제부 일반회계로 추진되는 사업입니다.

4 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향 朴 起 徹 국방부 군비검증단 소령 Ⅰ. 槪 要 생물무기금지협약 이행의 국제적 노력을 강화하기 위한 워크숍이 지난 11월 3일 부터 4일까지 북경에서 개최되었다. 이번 워크숍은 유엔 제네바사무소 생물무기금 지협약 이행지원국(BWC ISU1))이 중국 캐나다와 함께 공동주관하였으며, 총 32 개국 전문가 84명이 참석하였다. 주요성과로써 2011년 제7차 평가회의2)에서 논의 <그림 1> 2010년 국제 생물무기금지협약 베이징 워크숍 참석 1) Biological and Toxin Weapons Convention Implementation Support Unit 2) Review Conference 2 BWC NEWS 통권 제17호

5 할 14개의 공동의제 3) 를 도출하였으며, 질병감시를 위하여 세계보건기구(WHO) 국제수역사무국(OIE) 등 국제기구와의 연대방안, 협약이행을 강화하기 위한 국내 이행조치, 최신 생물테러 동향에 대한 평가 등 다양한 논의가 이루어졌다. Ⅱ. 主 要 內 容 및 論 議 事 項 1. 생물무기금지를 위한 과거의 국제적인 노력과 교훈 1975년 생물무기금지협약이 발효된 이후 1980년 실시된 제1차 평가회의는 협약 에 대한 이해와 공감대를 확산시켰으며, 이후 1986년 개최된 제2차 평가회의에서 는 최초로 정치적 구속력을 지닌 신뢰구축조치(CBMs)에 대한 합의가 이루어졌다. 1991년 제3차 평가회의에서는 신뢰구축조치(CBMs)를 확대하는데 합의하는 등 BWC는 협약이행 강화를 위하여 꾸준한 발전을 계속해왔다. 이후 1994년부터 시 작된 전문가회의는 검증의정서(안) 4) 제정을 위해 생산적인 합의들을 이끌어 냈다. 1996년 제4차 평가회의에서는 전문가회의를 지속하기 위한 멘데이트(Mandate)를 갱신하는 등 생물무기금지를 위한 국제적 노력을 결집시키기 위한 노력이 계속되 었으나 2001년 7월, 전문가회의(Ad Hoc Group)의 중단결정과 성과 없이 끝난 제 5차 평가회의는 생물무기금지협약(이하 협약)의 위상을 떨어뜨리는 결과를 가져왔 다. 5) 미국의 9/11 테러 이후 탄저균이 동봉된 우편테러의 발생과 생명과학기술의 비약 적인 발전은 생물무기 위협에 대한 불안을 증폭시키면서 협약의 역할을 강화시켜 야 한다는 국제적 공감대가 형성되었다. 이에 따라 제6차 평가회의에서는 매년 당 사국회의를 개최할 것을 합의하고, 협약 이행지원국 6) 을 발족시키고, 최종선언문 합 3) Co-Chair's Summary 4) Verification Protocol 5) Graham S, Pearson, Professor, Univeristy of Bradford, United Kingdom 6) Implementation Support Unit 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향 3

6 의를 이루어내면서 생물무기를 금지하기 위한 새로운 희망과 열망을 새롭게 하는 계기가 되었지만 당사국회의에서 의사결정권을 부여하는 방안과, 협약이행 강화를 위한 각종 메커니즘, 국내이행조치를 위한 실천계획을 수립하는데 있어서는 결실 을 맺지 못하였다. 따라서, 2011년 제7차 평가회의에서 보다 실질적인 성과를 이루어내기 위해서는 지난 제5차, 제6차 평가회의의 교훈을 통해서 보다 철저한 준비와 당사국의 합의 노력이 요구된다. 2006년 코피아난 유엔사무총장이 협약이행 강조와 관련된 성명 7) 과 2009년 美 오바마 정부가 협약 제10조 이행을 강화하기 위한 미국의 전향적인 입장 8) 을 나타낸 것은 협약이행 강화를 위한 새로운 비전이라 할 수 있다. 2. 협약이행을 위한 보편성 증대 생물안전과 보안을 위한 국제적 레짐(Regime)들이 선진국과 개발도상국에 의해 주도되고 있으며 협약 이행을 위한 각종 지원 역시 이들 국가에 집중되고 있는 현 실은 협약의 보편성(Universality)을 증진하는데 있어 바람직하지 않다. 앞으로 협 약은 제3세계 국가들에 대한 지원을 강조하고 보다 긴밀한 협력을 증진하는 방향 으로 발전해야 한다. <그림 2>에서 핵 및 화학무기 군비통제 레짐에 비해 오랜 역 7) 전 유엔사무총장의 협약이행과 관련하여 언급한 내용의 원문은 다음과 같다 Building public health capacities can strengthen safeguard against bioterrorism. And being better prepared to deal with bioterrorism can mean better public health system overall. Similarly, the availability of training and technology is crucial to improving laboratory safety and security, and making labs safe and secure encourages cooperation and creates opportunities for development."(출처: Richard Lennane, Strengths and weakness of the existing mechanism: the BWC and its evolving, BWC Beijing workshop 2010) 8) 관련내용은 다음과 같다. In order to implement our Article X commitments, it is critical that we work together to achieve, sustain and improve international capacity to detect, report and respond to outbreak of disease, whether deliberate, accidental or natural Great cooperation and technical assistance are key to achieving and sustaining the capabilities we need to prevent biological weapon use and to combat infectious disease."(출처: Richard Lennane, Strengths and weakness of the existing mechanism: the BWC and its evolving, BWC Beijing workshop 2010) 4 BWC NEWS 통권 제17호

7 사를 가지고 있는 BWC는 후발 주자인 CWC에 비해 회원가입국 수가 정체되어 있 는 것을 확인할 수 있다. 가장 성공적인 대량살상무기 검증체제를 가지고 있는 CWC는 OPCW 9) 라는 기구를 통해서 협약 이행을 철저히 검증함으로써 꾸준히 보 편성을 증진시키고 있다. <그림 2> 화생방 무기 군비통제 가입국 변화 추이(1980~2010) 출처 : Dr. Bob Mathews, University of Melbourne, BWC Workshop, Beijing 4-6, November 2010 BWC가 보편성을 증진하기 위해서는 강력한 검증이행기구 수립과 검증 프로토 콜의 제정은 반드시 필요하다. 대량살상무기 확산방지를 위한 레짐들을 살펴보면 핵확산금지조약의 대상 사찰 시설은 약 1,000여개가 존재하고 화학무기금지협약 의 대상 사찰시설은 약 5,000여개로 추산되고 있다. 하지만 생물무기금지협약의 대상 사찰시설은 약 50,000여개로 파악되고 있는 상황에서 생물무기금지협약에 IAEA 10) 나 OPCW와 같은 검증기구가 존재하지 않는 것은 일종의 아이러니라 할 수 있다. 11) 9) Organization for Proliferation Chemical Weapons 10) IAEA : Interantional Atomic Energy Agency 11) Abderrazzak, Lassel, Minister plenipotentiary, Permanent Mission of Morocco, Geneva 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향 5

8 3. 생물무기금지협약의 도전과 극복 방안 포괄적이고 예외를 인정하지 않는 금지규정이 존재하고 국제적인 기준이 있다는 점과 현재까지 당사국들로부터 공식적인 저항이 있지 않은 점은 협약의 강점 (Strong Point)이다. 하지만 검증기구와 검증프로토콜이 제정되지 않은 점과 협약 이행을 감시하기 위한 시스템의 부재는 협약의 이행강화에 있어 가장 큰 걸림돌이 되고 있다. 검증의정서 합의 실패이후, 유엔 안보리 결의안 1540을 이행하기 위한 국내이행조치들이 시행되고 있지만 국가간 형평성 있게 적용되지 못하는 점은 협 약의 새로운 도전과제로 인식되고 있다. 또한, 생물무기 및 독소의 생산과 보유가 의심되는 상황에서 이를 확인하기 위한 강제사찰 조항이나 근거가 존재하지 않는 점과 비국가행위자들에 대한 바이오테러리즘에 대한 조사를 수행할 수 없다는 점 은 협약이 지니고 있는 한계이다. 12) 이를 극복하기 위해서는 협약 내부에서의 노력 뿐 아니라 협약 외부(Beyond BWC)에서 국제기구간의 협력이 반드시 필요하다. <그림 3> BWC 협력네트워크 모델 출처 : Richard Lennane, BWC Workshop, Beijing 4-6, November ) Richard Lennane, Head of BWC ISU, UN Geneva Office 6 BWC NEWS 통권 제17호

9 최근 일어나고 있는 바이오테러는 폭력적인 비국가행위자(이하 VNSA) 13) 에 의해 감행되고 있는 사실에 주목해야 한다. 협약이 주권국가(State Actor)뿐 아니라 VNSA를 어떻게 감시하고 협약이행을 강제할 방안에 대해 당사국들의 더 많은 노 력이 요구되는 것이 이 때문이다. 또한, 생물무기공격이나 테러뿐만 아니라 자연 발생하는 질병감시 및 통제와 관련해서는 초국가적인 협력이 요구된다. 바이오테 러와 같은 범죄행위를 조사하는데 있어 인터폴(Interpol)과의 공조, 질병감시를 위 한 세계보건기구(WHO), 국제수역사무국(OIE)과의 협력이 절실히 요구되는 것은 바로 이 때문이다. 현재 당사국간 발전적인 합의를 도출하는 데 있어 걸림돌이 되는 것 중에 하나는 협약 제1조 제3조와 제10조 14) 에 대한 갈등이다. 협약 제1조 제3조에서 규정한 보 안(Security)과 제10조에서 규정한 국제협력의 이행은 그 무게 중심을 어디에 두느 냐에 따라 당사국의 이해관계에 따라 첨예한 대립을 야기할 수 있다. 하지만 보안 과 국제협력을 서로 대립되는 개념으로 이해할 것이 아니라 상호보완적이라는 개 념으로 인식을 전환시킬 필요가 있다. 협약 제10조의 국제협력의 강화를 통해 선진 국, 개발도상국의 기술을 공유한다면 이는 신뢰구축으로 이어져 협약 제1조와 제3 조의 이행을 견인할 수 있기 때문이다. 13) VNSA : Violent Non-State Actor 14) 협약 제1조는 생물제제 독소 개발금지를 규정하고 있으며 전문은 다음과 같다. 제1조, 이 협약의 각 당 사국은 어떠한 경우에도 아래 물체를 개발, 생산, 비축 또는 기타 방법으로 획득하거나 보유하지 아니 한다. 원천이나 생산방식이 어떠하든지 형태나 양으로 보아 질병예방, 보호 또는 기타 평화적 목적으로 정당화되지 아니하는 미생물, 기타 세균 또는 독소 적대 목적이나 무력 충돌 시 전기의 물체나 독소를 사용하기 위하여 고안된 무기, 설비 또는 수송수단 제3조는 이양 취득 원조 등의 금지를 규정하고 있 으며 그 전문은 다음과 같다. 제3조 이 협약의 각 당사국은 제1조에 열거한 물체, 독소, 무기, 설비 또 는 수송수단을 수령대상자 여하를 막론하고 직접 또는 간접으로 양도하지 아니하며, 어떠한 방법으로 도 특정국가, 국가군 또는 국제기구가 그것을 제조하거나 또는 기타 방법으로 획득하는 것을 원조, 고 무 또는 권유하지 아니한다. 제10조는 설비 정보의 교환을 규정하고 있으며 전문은 다음과 같다. 제 10조 (1) 이 협약의 당사국은 세균성(생물성) 물체와 독소의 평화적 사용을 위한 설비, 물자 및 과학적, 기술적 정보를 최대한으로 교환하는데 편의를 제공하고 또한 교환에 참여할 권리를 가진다. 또한, 이러 한 입장에 있는 협약당사국은 개별적으로 또는 다른 국가나 국제조직과 공동으로 질병의 예방이나 다 른 평화적 목적을 위하여 세균학(생물학)분야에 있어서 과학적 발견의 새로운 개발과 응용에 기여하는 데 있어서 협력한다. (2) 이 협약은 세균성(생물성) 물체 및 독소가 본 협약의 제규정에 따라서 평화적 목적으로 처리, 사용, 생산되기 위하여 국제적으로 교환되는 것을 포함하여, 이 협약의 당사국이 평화 적 목적의 세균(생물)연구 활동 분야에 있어서 경제적, 기술적으로 발전하거나 국제적으로 협력하는 것 을 방해하지 아니하는 방법으로 이행된다. 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향 7

10 4. 과학기술의 발전과 생물무기 군비통제의 함의 지금까지 과학분야 노벨상 수상자들의 연구 분야를 살펴보면 20개의 노벨상 중 12개가 생명공학분야에서 선정되었다. 15) 생명과학기술의 급속한 발전은 생물무기 및 독소 금지를 위한 검증을 더욱 어렵게 만들고 있다. 특히, 합성생물학의 발전은 지금까지 알려지지 않은 더욱 더 강력한 생물무기의 출현을 예고하고 있으며, 이러 한 기술과 과학자의 불순한 의도의 결합은 상당한 위협이 되고 있는 실정이다. 병원성 생물체를 다루는 생명공학기술은 과학자의 의도에 따라 손쉽게 테러용 무 기로 전용될 수 있다는 점에서 문제가 더욱 심각하다. 난자의 불활성 유도용으로 인터루킨-4(IL-4)를 다량으로 생성하는 유전자를 쥐에 감염시키는 마우스팍스 바 이러스(Mousepox Virus)에 삽입시키는 방법을 사용한 결과, 예상하지 않았던 연 구결과가 나타났다. 인터루킨-4 유전자가 삽입되어 유전자조작된 바이러스에 의 해 쥐의 면역체계가 무력화되어 쥐가 모두 몰살된 것이다. 변형된 마우스팍스 바이 러스는 사람에게 감염되는 천연두와 매우 유사하며, 인터루킨-4 유전자를 천연두 바이러스에 삽입시킬 경우 천연두로 인한 사망률이 급격하게 높아질 가능성을 보 여 주는 것이다. 16) 생명과학기술의 발전이 생물무기의 군비통제 검증에 미치는 함의는 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, 검증기술의 발전이다. 2001년 검증의정서(초안)는 현재의 합성생물학의 발 전을 통해 진화되고 있는 생물무기를 검증하는데 한계가 있다. 17) 따라서, 검증기술 발전을 위해서는 협약 제10조 이행을 위한 국제협력이 활발히 이루어져야 한다. 둘째, 회원국의 투명성 증진을 위한 신뢰구축조치(CBMs)가 실질적으로 이루어 지기 위해서는 그 방법과 절차를 정함에 있어서 생명과학기술의 발전추세가 반영 되어야 한다. 마지막으로는 과학자의 윤리강령의 준수이다. 검증 프로토콜이 완벽 15) Prof. Andrzej Gorski, Vice President, Polish Academy of Science의 워크숍 Presentation 자료를 통해 언급함. 16) 성백린, Scientist's Code of Conduct : 과학자 행동강령, BWC NEWS 1호. 17) Yang Yi, "The aim and outcome of the 7th Review Conference", BWC NEWS 통권 제17호

11 하다 하더라도 과학자의 윤리에 호소하지 않고서는 생물작용제의 이중용도(Dual Use)를 방지할 수 있는 근본적인 해결책을 발견하기란 어렵기 때문이다. 5. 협약의 이행강화를 위한 국내이행 조치 협약의 보편성 확보에 영향을 미치는 요소 중에 하나가 바로 국내이행조치이다. 협약에서 국내이행조치에 대한 기준이 마련되어 있지 않고 불이행을 감시하거나 성실히 이행하지 않아도 불이익을 받지 않기 때문에 회원국들은 국내이행조치를 UNEVEN 하게 생각하는 경향이 있다. 18) 국내이행조치는 법률, 외교, 생물안전 및 보안, 수출입 통제 등 네 가지 분야에서 동시에 추진되어야 효과를 높일 수 있 다. 필리핀의 경우 의회와 법무부, 보건부, 외교부 전문가가 TF를 구성하여 2009 년 대량살상무기와 전력물자에 관한 법률 을 마련하고 국가통제품목 목록을 작성 하여 생산, 보유, 이전을 금지하는 제도적 장치를 완비하였다. 또한, 지역 레짐들과 협력체제를 활발히 가동하기 위해 아태안보협력위원회(CSCAP 19) ), 아세안 지역포 럼(ARF 20) ), 아태경제협력체(APEC 21) )등과 긴밀히 협력하고 있다. 특히 생물안전 및 보안 분야에 있어서 1990년대 필리핀 국가 생물안전지침 22) 을 마련하고 2000년대 들어서 생물안전협회를 구성, 생물안전검사의 방법과 절차 를 정비하였다. 대부분의 이행조치들이 우리나라의 국내이행조치와 크게 다를 바 가 없지만 두드러진 특징은 미국과 EU, 그리고 지역안보협력체, 나아가 UN BWC ISU와도 적극적인 양자 및 다자협력을 추진하고 있는 점이다. 필리핀은 정부차원 에서 2009년 아세안지역포럼에서 생물위협감소 워크숍을 개최하였으며 2010년에 는 생물위험관리 국제워크숍을 주관하고 협약의 신뢰구축조치를 위한 CBMs Reporting Exercise 를 추진하는 등 국제협력에 있어 매우 적극적인 입장을 견지 하고 있다. 18) Jesus S. Domingo, Philippine Misstion to the UN, Geneva 19) CSCAP : Council on Security Cooperation in the Asia Pacific 20) ARF : ASEAN Regional Forum 21) APEC : Asia-Pacific Economic Cooperation 22) Philippine Bio-Safety Guide Line 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향 9

12 년 베이징 워크숍에서 도출된 공동의제 제안 (Co-Chair's Summary) 베이징 워크숍의 성과로서 BWC 이행강화를 위해 제7차 평가회의에서 논의할 공 동의제를 다음과 같이 도출하였다. 제7차 평가회의 시 논의할 공동의제(Co-Chair's Summary) 국내이행조치의 실천계획(Action Plan), 강제조치 방안 구상 협약이행을 위한 지역기구 및 그 예하기구 설립 협약이행을 위한 구체적이고 세부적인 조항 명시 원인을 알 수 없는 질병 발생을 감시하고 국제적 공동 대응방안 마련 신뢰구축조치(CBMs)를 위한 정보교환 체계 수립 생물안전 및 보안교육 강화, 과학자의 행동강령 이행방안 토의 협약 제10조의 구체적인 이행방안 및 지침 마련 ISU의 역할 확대 방안(협약 제10조 이행을 위한 중심 역할 수행) 협약의 보편성 확대를 위한 방안 마련 개도국 및 제3세계의 BWC 회의 참석을 위한 지원방안 마련 Intercessional Process의 의사결정 권한 부여 방안 생물과학기술 발전에 따른 신뢰구축조치 실시 방안 과학기술 협력과 특정 주제에 대한 논의를 위한 워킹그룹 발족 IAEA, OPCW 같은 대량살상무기 검증기구의 장점을 벤치마킹 Ⅲ. 結 論 : 제7차 평가회의의 의미와 우리의 대응 과거 제5차 제6차 평가회의 결과 도출된 교훈을 바탕으로 2011년 개최되는 제 7차 평가회의에서 협약 이행을 강화하기 위한 논의의 키워드는 검증레짐, 신뢰구 축조치(CBMs), 국제협력강화, 생물무기기술 발전과 대응, 협약 이행지원국의 역 할확대 등이다. 각각의 주제에 대해 이번 워크숍에서 합의한 논의방향 및 최종상태 (End State)를 정리하면 다음과 같다. 10 BWC NEWS 통권 제17호

13 첫째, 협약이행 강화를 위한 검증레짐의 보완이다. 2001년 중단되었던 검증의정 서(Verification Protocol) 협상이 재개되어야 한다. 또한, 검증레짐 이행을 강제 할 수 있는 법적 근거가 마련되어야 하고, 이러한 레짐을 제정하는 데 있어 현재의 생명과학기술의 발전 추이가 반영되어야 한다. 둘째, 신뢰구축조치(CBMs)는 BWC 회원국 상호간 신뢰를 증진하기 위해서 반드 시 필요한 조치이며, 협약의 보편성 확보에 있어서 매우 중요한 사항으로 다양한 논의가 이루어져야 한다. 셋째, 국제협력 강화이다. 지금까지 회원국간 국제협력에 대해서는 원칙적인 합 의만 이루어졌을 뿐 구체적인 실행방안에 대해서는 회원국간 상당한 이견이 존재 하고 있다. 질병발생의 감시 및 통제를 위해서는 초국경, 초국가적인 공동 대응이 요구되기 때문에 이를 위한 메커니즘을 수립을 위한 논의가 이루어져야 한다. 넷째, 생명과학기술의 발전추세에 따른 새로운 위협에 대해 협약이 능동적으로 대처 해야 하고, 생명과학기술 남용방지를 위한 적절한 조항들이 협약에 반영되어야 한다. 다섯째, 협약 이행지원국(ISU)의 역할과 위상이 강화되어야 한다. 2006년부터 협약 이행지원국은 회원국간 의사소통과 보편성 확보를 위해 다양한 노력을 경주 해 왔다. 협약 이행지원국은 협약이행강화를 위해 과학자, 법률가, 바이오산업 종 사자 등 관련 전문인력 보강을 통해서 그 역할을 확대해야 한다. 23) 제7차 평가회의에서 당사국은 협약이행강화를 위한 실질적인 합의를 이루어냄으 로써 BWC의 역할과 기능이 강화될 것으로 전망된다. 검증프로토콜에 대한 논의가 재개될 가능성이 크고, CBMs에 의한 투명성 강화, 국내이행조치에 대한 국제적 기준정립이 예상되는 상항에서 정부부처 및 관련기관 은 이에 대한 철저한 대비를 통하여 협약을 이행의 투명성을 제고하고 국내 바이오 산업 발전에 필요한 여건 조성에 노력해야 한다. 23) 생물무기금지협약 이행지원국(Implementation Support Unit)은 과장을 포함 3명의 상근직원으로 구성되어 있어 약 300여명으로 구성된 포괄적핵실험금지기구의(CTBTO1)) 준비위원회(Preparatory Commission)와 대조를 이룬다. 2010년 생물무기금지협약 북경 워크숍 논의 주제 및 대응방향 11

14 Biodefense Research in Japan 齋藤智也(Tomoya Saito) Keio University Global Security Research Institute Introduction 미국에서 동시다발테러 및 탄저균 우편물 테러사건이 발생한지 9년이라는 세월 이 지난 지금까지도 테러와의 전쟁은 계속되고 있다. 그 중에서도 병원체나 미생물 이 생성하는 독소를 이용한 생물테러에 대한 우려가 여전히 높기 때문에 각국은 대 책마련에 고심하고 있다. 일본의 구 방위청의 방위백서에서는 1987년경부터 구 소비에트의 생물무기 사용 능력을 지적하였다.1) 이것은 생물무기에 대한 위험성을 인식하고 있다는 것으로 풀 이된다. 1993년부터는 아시아, 중동, 북아프리카 등의 생물 및 화학무기 보유 가능성도 지적하였다.2) 또한, 옴진리교가 1990년대 초에 보툴리눔 독소와 탄저균 포자를 인 위적으로 살포한 것이 1995년경에 일련의 재판과정을 통해 하나 둘 확인되었지만3) 1) 방위백서 대장성인쇄국 昭和62年巻, 1987년 2) 방위백서 대장성인쇄국 平成5年巻, 1993년 3) 스기시마 마사아키 일본의 바이오 범죄, 아사히대학 법제연구소 총서 제6호 생물테러의 포괄적 연구 스기시마 아사아키 엮음, BWC NEWS 통권 제17호

15 생물무기 대처를 위한 구체적인 대책은 마련되지 않고 있다. 1998년 8월 31일 북한 의 대포동 미사일 발사사건 및 1999년 3월 23일의 노토반도의 괴선박사건 이후 북 한정세에 대한 관심 증가와 같은 해 7월 코엔 전 미국 국방장관이 북한의 개발 보고 를 통해 주의를 환기시킨 것을 계기로, 2000년도에 구 방위청은 생물무기대책에 필요한 장비품의 취득, 개발, 인재육성을 위해 예산을 요구하였다. 4) 이것이 정부가 실시한 구체적인 생물무기대처의 시초라고 생각된다. 이후 2000년 8월에는 NBC테러대책회의가 설치되었고, 2001년에는 내각관방에 의해 NBC테러를 비롯한 대량 살상형 테러사건이 발생했을 때의 정부의 기본적인 대처 방법 등을 규정한 NBC테러 및 대량 살상형 테러에 대한 대처 5) (2001년 4월 16일 내각위기관리감 결재)의 기본적 사항이 규정되었고, 같은 해 10월 26일 NBC테러 대책 관계성령회의에서 생물테러대처 역할 분담표 6) 를 작성하여 각 성청의 역할 분담을 제시하였다. 그리고 2001년 11월 8일에 생물화학테러대처 정부기본방침 7) 이 발표된 후 각 성청에서는 다양한 형태의 생물테러대책이 마련되었다. 8) 한편, 생 물테러 대책마련을 위한 연구개발 활동이 각처에서 이루어지는 등 관심이 증가하 고 있다. 본 총설에서는 1997년도부터 2006년도에 걸친 10년간의 연구비 지출을 통해 일 본의 바이오디펜스(생물무기 및 생물테러 대처) 연구상황과 그 후의 동향을 설명하 고자 한다. 4) 방위백서 대장성인쇄국, 平 成 12 年, 2000년 5) NBC테러 및 대량살상형 테러에 대한 대처(2001년 4월 16일 내각위기관리감 결재) NBC테러대책회의, 2001년 5월 28일 일부 개정 6) 생물테러대처 관계성령 역할분담표 생물화학테러 대책의 추진(NBC(핵, 생물, 화학) 테러대책에 대한 관계성령청 회의 약정, 2001년 10월 26일 7) 생물화학테러 대처 정부기본방침, 2001년 11월 8일 테러대책 관계각료회의 결정 8) 생물화학테러대책의 추진상황 내각관방, 2006년 12월 6일 Biodefence Research in Japan 13

16 Main Issue 1997년도부터 2006년까지 10년 동안 NBC테러대책, 생물무기대책을 위한 연구 개발을 파악하기 위해 문부과학성, 후생노동성, 농림수산성, 방위성(구 방위청)의 연구조성비 지출 상황을 조사하였다. 대상으로 하는 연구활동은 NBC테러 또는 생물무기대책을 목적으로 하는 연구 또는 질병통제예방센터(Center for Disease Control and Prevention : CDC)의 카테고리A 병원체 9) (탄저균, 보툴리눔 독소, 페스트균, 천연두, 야토병균, 바이러 스성 출혈열)와 관련된 연구 로 하고, 통상적인 일반 감염증 및 미생물에 관한 연구 와 이러한 것들에 대한 항생제, 항바이러스제, 진단법 등의 연구는 제외하였다. 조사는 각 성청의 연구비에 대한 데이터베이스를 이용하여 생물무기, 생물테러, 바이오디펜스 및 카테고리A 병원체 명을 키워드로 검색하여 조사방침에 일치하는 연구활동을 추출하였다. 방위성의 경우에는 이와 같은 데이터베이스가 존재하지 않기 때문에 각 년도의 예산안 및 방위백서를 중심으로 분석하거나 담당자의 도움을 얻어 조사하였다. 그 결과 농림수산성의 데이터베이스에서는 지정한 키워드에 해당하는 연구조성비가 발견되지 않았다. 그러나 후생노동성, 문부과학성, 방위성의 관련 연구조성비가 확 인되었으므로 아래에 기재한다. 1. 후생노동성의 생물테러 대책관련 연구(1997~2006) 후생노동성의 연구조성비인 후생노동 과학연구비(2001년까지는 후생 과학연구 비) 에는 테러리즘대책 이라고 명기한 연구비는 조성되지 않았지만, 생물테러와 관련된 연구비는 주로 신종 및 재출현 전염병 의 사업 등에 조성되었다. 2004년 9) Centers for Disease Control and Prevention web site, Bioterrorism Agents/Diseases By category 14 BWC NEWS 통권 제17호

17 부터는 건강위기관리 라는 키워드를 포함한 사업이 추가되면서 생물테러 대처를 위한 연구조성비도 마련되기 시작하였다. 1997년부터 2006년 사이에 후생노동과 학연구비에 의해 조성된 생물테러 대책관련연구는 평균 85건이고, 연구비의 총액 은 약 17억엔이었다<그림 １>. <그림 1> 후생노동과학연구에서 생물테러 대책 또는 카테고리A 병원체에 대한 연구가 이 루어진 것은 1998년부터이다. 1998년에 카테고리A 병원체인 천연두에 대한 백신 연구반이 신설되었는데, 당시에는 수두바이러스의 연구자가 이용하기 위한 백신의 성능확인이 주요 목적이었다. 그 후 현재에 이르기까지 천연두 백신 연구반이 존재 하고 있고, 2001년부터는 생물테러 대책을 주요 목적으로 하고 있다. 생물테러 대 책관련 연구비 총액이 2000년도에는 1억 5,000만 엔을 초과하였고, 2002년에는 약 3억 엔으로 최고조에 달하였다. 2006년의 2억 7,400만 엔은 그 해의 후생노동 과학연구비 총액 약 430억 엔의 0.6 에 상당한다. Biodefence Research in Japan 15

18 조성금 지출을 연구 내용에 따라 의약품 백신 및 검사 진단, NBC의료대 응, 감시(Surveillance), 사전준비, Biosefety & Biosecurity 로 분류했을 때, 주로 실시된 것은 의약품 백신 및 검사 진단의 연구개발 로, 이것은 생물테 러 대책과 관련된 연구비의 약 절반에 해당된다. 이 카테고리에서는 진단법의 개발 이 거의 절반을 차지하고 있고 보툴리눔 독소 등에 대한 항독소의 확보 및 개발과 천연두 백신의 연구개발이 지속적으로 이어지고 있다. 신약의 경우 항바이러스제 의 개발이 평균 3건(1안건 3년간) 정도 이루어졌을 뿐이었고, 사전준비 에 총 5억 2,000만 엔이 조성되었다. 이 카테고리는 주로 테러 발생 시에 행정기관 및 의료기관의 연대 및 대응 정비 를 위한 연구반이 포함되어 있고, 2004년부터는 식품테러대책이나 백신 등의 비축 과 관련된 경제학 연구도 포함되었다. 미지 혹은 희소 병원체에 따른 감염증의 발생을 파악하기 위한 감시 시스템에 대 한 검토가 1999년부터 이루어져 월드컵 개최 시에는 연구반이 조직되어 증후군 감 시시스템이 마련되었고, 2004년도에는 다시 연구반이 조직되어 기초적 연구가 이 루어졌다. 2004년까지 연구반에서는 주로 사태발생시 및 그 후의 대처를 중심으로 한 연구 활동이 이루어졌을 뿐 테러발생의 리스크 경감이나 예방을 위한 연구활동은 이루 어지지 않았다. 그러나, 2005년에 생물안전 및 생물보안과 관련된 연구반이 조직 되어 2년간 총 1억 4,500만엔의 연구비가 지출되었고, 생물테러 발생리스크의 절 감으로 이어지는 연구활동에도 연구비가 조성되었다. 2. 문부과학성의 생물테러 대책관련 연구(1997~2006) 문부과학성이 사용한 연구비 중 생물테러 대책분야에 조성된 연구자금은 연구자 의 자발적 연구계획을 바탕으로 한 과학연구비보조금, 종합과학기술회의의 방침에 따른 과학기술진흥조정비, 전략중점과학기술을 중심으로 한 전략적 창조연구추진 사업(CREST) 등 세 종류였다. 16 BWC NEWS 통권 제17호

19 문부과학성의 연구비는 1997년부터 2006년까지 10년 동안 평균 117건, 총 11억 4,000만 엔이 조성되었고, 건수의 95%(111건)가 과학연구비보조금이었으며, 총액 의 6할인 7억 엔은 전략적 연구비에 따른 것이었다(평균 7건). 생물테러 대책분야 에 대한 연구비지출은 2001년 미국 탄저균 테러사건 발생 후에 과학기술진흥조정 비에서 탄저균의 검출법, 멸균법, 치료법 연구에 긴급 지출된 것을 제외하고는 2004년까지 과학연구비보조금에서 지출되었다<그림 2>. 2005년부터는 과학기술 진흥조정비 및 CREST에 따른 전략적 연구비가 조성되었다. 2006년에는 연간 총 액이 약 4.8억 엔에 달하였다. 이것은 상기 세 자금의 연간 총액 약 2,770억 엔의 약 0.2%에 상당하는 금액이다. 과학연구비보조금에서 생물테러 대책관련 연구비는 주로 병원체의 기초연구에 사용되었다. 이것은 근래 10년 동안 과학연구비보조금에서 지출된 생물테러 대책 관련 연구조성비(약 4억 4,000만 엔)의 약 3분의 2(약 3억 엔)를 차지한다. <그림 2> Biodefence Research in Japan 17

20 특히, 바이러스성 출혈열과 보툴리눔, 탄저균에 대한 연구비는 지속적으로 조성 되고 있다. 페스트균의 경우 2002년에서 2004년까지 내독소(Endotoxin)의 연구 가 1건(3년간) 조성되었을 뿐이다. 그 외 카테고리A 병원체인 툴라레미아(야토병 균) 및 천연두 바이러스의 이웃사촌간인 수두바이러스에 대한 연구비 조성은 이루 어지지 않았다. 과학연구비보조금으로부터 조성된 그 밖의 관련연구로는 2002년부터 시작된 사 전준비에 유용한 시뮬레이션이나 방호복, 건축물 대책과 같은 방호연구가 있다. 2004년부터는 병원체의 검지 및 동정기술 연구비가 조성되었다. 또한, 사회과학면 으로는 1998년부터 지속적으로 구 일본군의 생물무기연구와 생물테러관련 데이터 베이스 구축 등의 연구활동에 조성되었다. 전략적 연구비인 CREST에 따른 연구개발에서는 2005년부터 병원체 검지기술 에 대한 프로젝트 전자동 모바일형 생물작용제 센싱시스템 이 실시되었다. 전류 검출형 DNA칩 기술을 응용한 성과로, Biobulwark TM 가 (주)도시바에 의해 이미 제 품화되었다. 또한, 전략적 연구비인 과학기술진흥조정비로는 2006년부터 생물화 학테러의 효과적인 제염법의 개발과 위험 병원체 실험연구의 중요한 인프라가 되 는 BSL-4시설의 정비를 위한 연구가 이루어졌다. 그러나 전자는 아직 실용화되지 않았고 BSL-4시설 또한 일본 내에서는 여전히 가동되지 않고 있는 실정이다. 3. 방위(청)성의 생물테러 대책관련 연구(1997~2006) 앞에서 설명한 것처럼 구 방위청에서는 2000년부터 생물무기 대책 예산을 요구 하고 장비품의 취득, 개발, 인재육성에 나섰다. 공표된 방위성의 예산내용만으로는 장비품의 취득, 연구개발 활동 및 인재육성 등 개별 예산항목을 파악할 수 없었다. 여기에서는 생물무기대처와 관련된 예산 총액의 추이를 살펴보고<그림 3>, 방위성 의 생물무기대처를 위한 노력에 대해 설명하고자 한다. 한편, 2001년도에서 2003 년도까지의 예산은 생물무기대처 로 분류되지만 그 밖의 연도에는 대량살상무기 대책, NBC무기대책 으로 분류된 예산이다. 18 BWC NEWS 통권 제17호

21 <그림 3> 예산이 증액된 2000년도에는 생물무기 대처를 위한 간담회 가 전문가들에 의 해 개최되었고, 2001년 4월에는 생물무기 대처를 위한 간담회 보고서10))가 작성 되었다. 이것을 바탕으로 2002년 1월에 발표된 생물무기 대처와 관련된 기본 개 11) 12) 은 같은 해 7월에 제출된 전문가 회의 백신 등과 관련된 검토회 보고서와 함 념 께 방위성 및 자위대의 생물무기 대처활동의 기본지침이 되고 있다. 2001년 및 2005년부터의 중기방위력 정비계획에는 NBC대처능력의 향상 이 명기되어 있다. 방위성의 주요 연구개발 활동은 장비화를 목표로 한 기술연구, 기술개발, 실용시 험으로 생물무기 대처에 관한 기반기술연구는 이루어지지 않고 있다. 생물무기대 처에 관한 연구활동을 담당하는 부서로 2001년에 기술연구본부에 생물무기방호를 10) 11) 12) Biodefence Research in Japan 19

22 담당하는 연구실(제1연구소 3부 방호연구실)이 설치되었는데, 이것은 후에 선진기 술추진센터 NBC 검지기술 추진실 및 NBC 방호기술 추진실로 변경되었다. 방위성 이 상정하는 생물무기공격 의 시나리오는 에어로졸의 형상으로 병원체의 살포가 명확한 형태로 이루어지는 것이기 때문에 생물무기관련 연구개발이 주로 검지 및 정찰, 방호기재 분야에서 이루어지고 있다는 것이 특징이다. 2002년도에는 야외형 생물무기 검지장치를 개발하여 운용연구를 실시한 후, 2004년부터 검지 동정기술의 연구 시작( 試 作 ), 2005년부터는 NBC 정찰차를 시작 ( 試 作 )하였다. 생물무기대처를 위한 의료 위생면의 기술연구 및 기술개발은 그 기 술이 일반적인 감염증 대처용 기술과 다르지 않다는 인식 때문에 방위성에서는 특 히 이루어지지 않고 있는 것이 현실이다. 동 예산으로는 관련 장비품으로서 NBC공통 기재 이외에도 천연두 백신, 생물학 정찰차, 생물작용제 경보기, 생물무기 대처용 위생 유니트, 방위의과대학교병원의 BSL-3검사시설이 정비되었다<그림 3>. 4. 조사 총괄 본 조사에서는 1997년도부터 2006년도까지 10년간 일본의 생물무기 생물테러 대처관련 연구에 대해 조사하고 연구자금 배분으로부터 생물테러 대책분야의 국내 연구개발 활동 상황과 규모를 추찰하였다. 본 연구를 통해 일본의 생물테러관련 연 구비에서 다음과 같은 점이 확인되었다. (1) 생물테러 연구예산은 미국과 큰 차이가 있다. 생물테러 연구예산액의 경우 선진적인 미국과 비교했을 때 큰 격차를 보이고 있 었다. 바이오디펜스에 대한 미국의 2007년도 정부 예산은 5,563억 엔(1$=115엔) 이었다. 13) 특히, 테러의약품, 백신, 진단 의약품 개발은 테러대책의 최우선 항목 가 운데 하나로, 이를 위한 기초연구를 담당하는 국립위생연구소 국립알레르기전염 13)Franco C, Deitch S. Billions for Biodefense: Federal Agency Biodefense Funding, FY2007 FY2008. Biosecurity and Bioterrorism. 2007;5(2) 20 BWC NEWS 통권 제17호

23 병연구소에 2007년도의 예산으로 16억 3,500만 달러(약 1,880억 엔, 1$=115엔)가 지출되었다. 일본과 미국은 연구조성비에 따라 지출 가능한 항목이 다를 뿐 아니라 미국의 경 우에는 대상으로 하는 병원체도 여러 종류이기 때문에 단순한 비교는 불가능하지 만, 이 금액은 방위성 기술연구본부의 연구개발예산의 총액(약 1,700억 엔, 2006 년도)이나 문부과학성 과학연구비의 총액(약 1,480억 엔, 2007년도)과 후생노동과 학연구비의 총액(약 430억 엔, 2006년도) 14) 을 합한 것에 필적하는 금액이다. 일본 의 생물테러 대책분야에 대한 연구조성비는 후생노동성과 문부과학성을 합하여 간 신히 연간 10억 엔에 근접하는 수준이다. 미국의 바이오디펜스 연구에 대한 지출액 은 세계적으로도 가장 높고 과학연구에 대한 자금규모도 비교할 수 없지만, 연구조 성의 방향성, 연구개발 전략 구축을 위해 염두에 둘 필요가 있다. (2) 문부과학성, 후생노동성이 관련 연구비 지출의 대부분을 차지한다. 농림수산성, 문부과학성, 후생노동성, 방위성(청)의 경쟁적 연구자금에서 지출된 생물테러 대처 연구자금을 검색하였다. 문부과학성과 후생노동성의 경우 해당하는 연구자금이 확인되었지만 농림수산성은 해당하는 것이 없었다. 이것은 농작물을 겨냥한 생물테러 라는 것에 대해 일본에서는 아직 인식이 부족하다는 것을 나타내 는지도 모른다. 문부과학성 후생노동성의 연구비에도 그와 같은 항목은 확인되지 않았다. 또한, 방위성(청)의 경우 NBC테러 대책예산은 존재하지만 생물무기에 대 한 기초연구활동은 이루어지지 않고 있다. 이것은 미국의 포트데트릭이나 영국의 포튼다운과 같이 구미 등에서 군의 연구 시설이 생물테러연구의 중요한 역할을 담당하고 있는 것과는 대조적이다. 방위성 의 연구활동이 주로 장비화를 목표로 한 기술연구 기술개발 실용시험이며, 의료 면에서 생물무기대처는 일반적인 감염증 대처와 다르지 않다는 인식에도 의하지만 생물테러연구 에 대한 국민정서도 한 요인일 가능성이 있다. 제2차 세계대전시의 731부대의 존재는 마이너스 유산이고, 방어연구라고는 하지만 방위성 및 자위대가 실시하는 생물무기연구에는 뿌리 깊은 심리적 저항이 있다고 생각된다. 14) Biodefence Research in Japan 21

24 (3) 국내에서 기초연구활동이 이루어지지 않는 카테고리A 병원체가 있다. 연구자에 따른 제안 주도형 과학연구비의 배분은 해당 분야를 전문으로 하는 연 구자와 연구활동의 존재를 반영하는 것이라고 생각할 수 있다. CDC가 나타내는 카 테고리A 병원체의 경우 바이러스성 출혈열, 보툴리눔 독소, 탄저균은 계속적으로 연구활동을 할 수 있는 리소스가 있는 반면, 야토병균 페스트균은 국내에서 거의 연구활동이 이루어지지 않고 있을 가능성이 있다. PubMed 검색에 따르면 1996년 이후 일본에서는 이러한 병원체의 기초연구에 대한 논문이 발표되지 않고 있다. 단, 야토병균의 경우 재단법인 대원종합병원 부 속대원연구소(대원의료센터 내)가 국내의 야토병균 연구센터로서 알려져 있다. 과 학연구비보조금으로부터 수두바이러스연구에 대한 지출은 없지만 후생노동 과학 연구비보조금으로 연구반이 조직되었고, 여기에서는 주로 백신 연구가 이루어지고 있다. 5. 앞으로의 방향에 대해 미국에서는 1990년대 후반부터 구 소비에트의 생물무기 개발프로그램의 전모가 드러남에 따라 생물테러에 대한 인식이 높아졌고, 2001년의 탄저균 우편물 테러사 건을 계기로 대통령령이 주도하는 형태로 생물테러 연구에 자원이 집중되었다. 일본도 과학연구비보조금으로 이루어지는 연구자의 제안형 연구활동인 생물테 러에 대한 연구 의 규모는 작고, 정책에 따른 전략적 연구비지출이 예산 규모의 대 부분을 차지하였다. 후생노동성에서는 2000년 전후에 구미제국에서 생물테러에 대한 관심 증가와 2001년의 미국 탄저균 테러사건, 2002년 월드컵 개최와 같은 행 사를 계기로 관련연구비가 증가하였다. 그러나, 문부과학성에서는 미국 탄저균 테 러사건 직후에 지출된 탄저균테러 대처를 위한 과학기술진흥조정비를 제외하고는 이러한 이벤트와 관련된 연구비의 증가는 확인되지 않았다. 2005년 이후 안전 안심 사회 라는 과학기술정책목표가 형성된 이래 해당 분 야에 대한 대형 연구조성비가 눈에 띄게 증가하는 경향을 보였다. 2007년도부터는 22 BWC NEWS 통권 제17호

25 각 성청의 움직임을 알 수 있다. 문부과학성은 2007년에 개시한 안전 안심과학 기술 프로젝트 중에서 생물작용제, 화학작용제의 검지기술개발을 주제로 한 연구 가 실시되고 있다. 1년간의 타당성조사(Feasibility study)를 거쳐 현재 오사카대 학 및 (주)도시바에서 리얼타임형 생물작용제 검지기술이 개발되고 있다. 또한, 필 자가 소속되어 있는 게이오대학 글로벌보안연구소에서는 본 프로젝트의 위탁사업 으로서 Biosecurity에 관한 세미나와 워크숍을 실시하여 지식 공유 환경과 전문가 네트워크화를 실시하여 연구개발진흥의 일익을 담당하고 있다. 후생노동성은 2007년도부터 건강위기관리 테러리즘대책시스템연구 라는 조 성 항목을 마련하였다. 이 카테고리에서는 주로 사전준비 에 관한 연구 및 테러발 생시의 의료공급체제나 테러발생시에 사용하는 의약품의 공급전략 검토, 수리모형 을 이용한 피해예측의 검토 등이 이루어지고 있으며, 증후군 감시시스템도 실시되 고 있다. 국립감염증연구소 감염증정보센터가 거점이 되어 약국처방이나 학교 결 석, 구급차 출동에 대해 데이터를 수집하고, 조기에 이상을 검지하는 시스템을 전 국적으로 전개하고 있다. 천연두 백신 및 항독소에 관한 연구반과 진단법에 관한 연구반은 여전히 존재하고 있지만 그 외의 테러대항 의약품의 개발과 관련된 프로 그램은 존재하지 않고 있다. 그러나, 2009년부터 테러대항 의약품의 개발 및 공급방책에 대한 검토가 시작되 었다. 방위성도 신규기술에서 장비화로의 과정을 신속화하기 위해 방위성 기술연 구본부가 민간기술의 활용에 주력하기 시작했다. 2007년 4월에는 기술연구본부가 독자적으로 실시하는 기술연구에 대해 중장기적인 기술 분야의 착수 방향을 명확 하게 하는 중장기기술 견적 을 발표하고, 이 중 NBC대처장비인 NBC방호, 검지, 제염기술을 개발하기 위해 미래의 가능성을 간직한 기술 로서 테라헤르츠파 응용 기술과 바이오센서기술을 실시하기로 하고 있다. 또한, 2007년도부터 공모 기획 경쟁형 계약방식을 개시하고 2007년도에는 생물작용제, 화학작용제, 폭발물 검 지기술에 관한 기술검토 의 조사연구(Feasibility Study)를 공모하였다. 이처럼 생 물테러 대책관련 연구에 대한 관심이 증가하고 있고 특히 2007년도부터는 다양한 변화를 시도하고 있는 중이다. Biodefence Research in Japan 23

26 Conclusion 일본은 1990년대에 도시부에서 발생한 화학작용제에 의한 테러리즘과 생물작용 제에 따른 공격기도를 경험하였다. 그러나, 미국의 9.11테러가 발생할 때까지 그 대 응이나 연구개발이 본격적으로 이루어지지는 않았다. 또한, 그 후에도 G8 정상회 담이나 월드컵과 같은 이벤트가 있을 때에만 대응강화를 추진하였을 뿐 천연두나 독소, 진단법 개발과 같은 일부 연구반을 제외하고는 장기적인 프로그램은 마련되 지 않고 있다. 근래 테러리즘 대책분야에서는 대형 전략적 연구비의 투자가 이루어 지고 있지만, 정치 정세로 볼 때 앞으로는 장담할 수 없다. 또한, 검지기술개발에도 투자가 이루어지고 있지만 실제 화학작용제나 생물작용제를 이용한 검증이 일본 내에서는 불가능하다는 문제점이 있다. 게다가 바이오디펜스 연구상 불가결한 BSL4 연구시설이 아직 일본 내에서 가동되지 않고 있다. 연구자의 수도 제한되어 있고, 향후 바이오디펜스 연구를 추진하는데 인재육성, 연구시설 및 설비에 대한 투자 또는 국외기관과의 전략 제휴는 불가피하다고 생각된다. 24 BWC NEWS 통권 제17호

27 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 金 東 旭 국제백신연구소(IVI) 세균연구실 책임연구원 1. 개 요 지진 피해로 25만명이 사망하고 수많은 이재민이 발생한 아이티에서 1,000명 이 상의 사망자가 발생하고, 주변국들로 번져나갈 상황이 우려되는 등 콜레라가 창궐 하면서 이제는 우리 주변에서는 보기 힘들지만 국제 보건학적으로는 중요한 질병 인 콜레라에 대한 경각심을 갖게 하고 있다. 콜레라는 Vibrio cholerae 균이 사람의 소장에 감염되어 발생되는 설사성 질환 으로 주요 증상은 심한 설사(흔히 쌀뜨물과 같은 설사로 묘사됨)와 구토가 나타난 다. 증상이 심각해지면 탈수(dehydration)와 전해질 불균형으로 인해 수시간 내로 치명적일 수 있다. 치료는 수분을 보충하는 것으로(음용하거나 수액주사를 통하여) 증세를 지연시킬 수 있으나 항생제 처방을 통해 치료하는 것이 일반적이다. 세계적으로 연간 3백만~5백만 명 정도가 발병하며 10~13만 명 정도가 사망하는 것으로 보고되고 있다. 그러나, 콜레라 사례의 보고가 체계적이지 않거나 콜레라 발생을 부정하는 국가들 등을 감안하면 실제 발생, 사망자의 수는 훨씬 많을 것으 로 추정된다. 콜레라는 오염된 음식이나 식수를 통해 전염되는 전형적인 수인성 전 염병으로 선진국(developed countries)에서는 일반적으로 해산물 섭취를 통해 감 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 25

28 염되고, 후진국(developing countries)에서는 물을 통해 감염된다. 우리나라에서 는 콜레라의 전염속도, 집단 발병의 특성과 국민 보건에 미치는 중요성을 감안해 1 군 법정 전염병으로 지정되어 있다. 국내에 전국적으로 콜레라가 집단 발생한 것은 1995년이 마지막이었으며, 2001년 부산, 경남 지역에 콜레라가 발생한 이후로는 국내 발생은 거의 없고, 주로 해외 유입이 보고되고 있으나 그 수도 연간 10건 안팎 이다. 2. 콜레라균의 종류 V. cholerae 균은 우리나라에서도 여름철에 간혹 사망자를 내고 있는 비브리오 패혈증균(Vibrio vulnificus)등과 함께 Vibrio 속에 속하는 그람 음성균이다. Vibrio균들은 대부분 바다에서 생존하며(V. cholerae의 경우 먼 바다보다는 연안, 민물과 짠물이 만나는 곳이 주로 생존하는 곳으로 알려짐), 비브리오균에 오염된 해산물을 섭취함으로써 사람에게 감염이 된다. V. cholerae는 현재까지 약 206가지 혈청형이 알려져 있는데, 콜레라를 일으키 는 혈청형은 O1 혈청형군(serogroup)과 O139 혈청형으로 두 가지 혈청형이며, 다 른 혈청형들은 비교적 가벼운 병을 일으키므로 non-o1, non-o139로 부르고 있 다. O1 혈청형군은 Ogawa, Inaba의 두 가지 혈청형(serotype)으로 구분되며, 매 우 드물게 Hikojima 혈청형이 존재하기도 한다(Kaper et al., 1995). 혈청형 외에 O1 균들은 생화학적/생물학적 특성에 따라 classical과 El Tor 두개 의 biotype으로 나뉜다. Classical biotype의 균들도 Ogawa와 Inaba의 혈청형 으로 존재하며, El Tor biotype의 균들도 Ogawa와 Inaba의 혈청형으로 존재한 다. 콜레라 팬데믹(pandemic, 대유행)은 19세기 초부터 현재까지 7차례가 기록되어 있는데, 1899~1923년에 유행했던 6차 팬데믹은 classical biotype이 일으켰던 것 으로, 1961년부터 시작된 7차 팬데믹은 El Tor biotype 균에 의해 일어난 것으로 26 BWC NEWS 통권 제17호

29 알려져 있다(Kaper et al., 1995). 1961년 이전까지 콜레라의 원인이었던 classical biotype의 균들은 점점 사라져서 1980년대 중반 이후로는 세계적으로 거의 발견 되지 않고 있으며, 이러한 현상은 콜레라균이 가지는 중요한 특징 중 하나로 아직 도 그 원인이나 기전이 밝혀지지 않고 있다. 최근, 국내 연구진의 주도로 7차 판데믹을 일으키고 있는 El Tor 균이 발생된 과 정이 주로 박테리오 파아지 등을 통한 콜레라 균 사이의 DNA 교환을 통해 이루어 졌음이 알려졌으나, 아직도 콜레라균의 진화와 유전학적 변이에 관한 연구는 좀 더 심도있는 연구가 필요한 단계이다(Chun et al., 2009). 1991년에는 새로운 혈청형인 O139 혈청형이 처음 등장하여 전 세계를 긴장시켰 으나, 최근에는 O139에 의한 콜레라 발병은 일부 국가들로 제한되는 등 감소하고 있는 추세이다. 이 O139 혈청형도 O1 El Tor 균주가 새로운 DNA를 획득하여 발 생된 것으로 알려지고 있다(Safa et al., 2010). 3. 콜레라 독소 유전자 콜레라의 발병과정은 콜레라균이 만드는 콜레라 독소(cholera toxin, CT)에 의 해 진행되며, 콜레라 독소는 다른 세균들의 독소처럼 실제로 효소작용을 하는 A subunit(active subunit)와 세포 표면의 특정 receptor에 부착하는 B subunit (binding subunit)로 이루어져 있다(Spangler, 1992). 콜레라 독소의 작용기작은 세포내의 adenylate cyclase를 지속적으로 활성화시켜 cyclic AMP의 농도를 높 임으로써 Na+, Cl- 이온들의 세포밖 유출과 세포내 유입을 교란하고 세포내에서 물이 빠져나가도록 하는 것으로 알려져 있다(Sack et al., 2004). 콜레라균으로부 터 순수 분리된 독소만으로도 사람에게서 콜레라 증상을 유도하는 것으로 독소의 작용은 증명되었으나 독소 유전자를 제거한 콜레라 균도 가벼운 증상을 일으킨다 는 보고 등을 감안하면 독소와 함께 콜레라균 자체도 콜레라 발병기작에 중요한 역 할을 하는 것을 알 수 있다. 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 27

30 콜레라 독소 유전자(ctxAB)는 콜레라균의 유전체(genome)에 처음부터 포함된 것이 아니라, 콜레라균에 특이적으로 infection하는 CTX라는 바이러스 (bacteriophage)에 존재하는 유전자이다. 이 CTX phage는 콜레라균의 유전체에 자신의 genome을 끼워 넣는 lysogenic phage인데, 현재까지는 O1 혈청형 균들 과 O139 혈청형 균만이 이 CTX phage를 가지고 있어서 콜레라를 일으키는 것으 로 알려져 있으나, 간혹 non-o1, non-o139인 혈청형의 균들이 CTX phage의 유전자를 가지고 있는 것이 보고되고 있다. CTX phage도 몇 가지 다른 종류가 있는데 주로 CTX phage의 가장 앞쪽에 위 치한 rstr이라는 유전자에 의해 종류가 결정된다. El Tor형의 CTX phage와 classical형의 CTX phage의 rstr 유전자는 전혀 다르며, O139에서 발견되는 CTX phage의 rstr 유전자도 혈청형 특이적인 염기서열을 가지고 있다. 서로 다 른 종류의 phage들의 나머지 유전자들(8가지)은 대개 비슷하지만 El Tor phage 와 classical phage의 콜레라 독소 B subunit 유전자는 두개의 아미노산이 달라 서 phage의 종류를 구분하는 기준이 되기도 한다. 2000년 이전까지는 실제로 임상 분리되는 콜레라균들 classical biotype의 O1 V. cholerae들은 classical CTX phage를 가지고 있고, El Tor biotype의 O1 V. cholerae들은 El Tor phage를 가지고 있는 것으로 보고되었으나, 실험실 수준에 서는 El Tor 형의 CTX phage를 classical biotype 균주에 감염시킬 수 있는 것이 알려지기도 하여 classical 균이 El Tor 독소를 생산하거나 El Tor 균이 classical toxin을 생산하는 변종이 있을 것으로 짐작되기도 하였다(Boyd et al., 2000). 4. 변종균주의 출현 2002년에는 처음으로 인도와 방글라데시에서 El Tor와 classical biotype의 형 질이 혼합되어 나타나는 변종 균주(hybrid strain)가 나타났으며, 2006년에는 방 글라데시에서 El Tor biotype의 균주가 classical 독소를 생산하는 변종 균주 28 BWC NEWS 통권 제17호

31 (altered strain)가 유행성 콜레라를 일으킨 사례가 처음으로 보고되었다(Nair et al., 2002; Nair et al., 2006). 이후 이미 2004년도에 아프리카 모잠비크에서 유 행성 콜레라를 일으킨 균주도 El Tor 균주가 classical toxin을 생산하는 균주임이 보고되었으며, 2007년부터 현재까지 하노이를 포함한 베트남 북부지역에서 유행 성 콜레라를 일으키고 있는 균주도 El Tor 균주가 classical toxin을 생산하는 altered strain인 것이 보고되었다(Lee et al., 2006; Nguyen et al., 2009). 최근 동남아시아나 인도 주변국, 그리고 아프리카에서 유행하고 있는 균주들은 거의 대부분 이런 변형된 균주들로 보고되고 있다(Morita et al., 2010). 이러한 변 종 균주들은 최근 갑자기 나타난 것이 아니라 1990년대 초부터 인도와 방글라데시 부근에서 이미 존재하고 있었으며, 이 시기는 O139 혈청형의 균주들이 처음 나타 난 시기와 비슷하다. 임상 분리된 이러한 변종 균주들의 CTX phage의 구조를 살 펴보면 크게 두 가지로 구분되는 것을 알 수 있다(Lee et al., 2009). Group 1 Atypical strain으로 구분되는 균주들은 Mozambique에서 2004년 유 행성 콜레라를 일으킨 균주들이 대표적인 균주인데, 이 균주들은 biotype이 분명 히 El Tor임에도 불구하고 rstr 유전자와 ctxb 유전자를 모두 classical 형태를 가 진 CTX phage가 chromosome 2에 연달아 두개가 들어있는 구조를 가지고 있다 <그림>. <그림> Atypical El Tor 균주들의 CTX phage 구조 6차 팬데믹을 일으킨 classical 균주, 7차 팬데믹을 일으킨 전형적인 El Tor 균주, 그리고 다양한 종류의 Group 1, Group 2 Atypical strain들의 CTX phage의 구조 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 29

32 이 phage는 완전한 형태의 classical CTX phage가 아니라 rstr과 ctxb만 classical 형태이고 phage genome의 나머지 부분들은 El Tor CTX phage에 더 가까운 mosaic 형태를 가진 CTX phage임이 밝혀졌다. 이후 이러한 Group 1 Atypical strain들이 1990년대 초반부터 이미 인도와 방글라데시를 비롯한 아시 아 국가들에 이미 존재하고 있었음이 알려졌으며, 그 종류 또한 다양한 것이 보고 되었다. Group 2 균주들은 Group 1 균주들과는 전혀 다른 CTX phage의 구조를 가지 고 있다. Group 2 균주가 가지고 있는 CTX phage는 El Tor CTX phage와 거의 동일한 유전자 염기서열을 가지고 있으나 오직 ctxb 유전자만 classical 형태를 가 지고 있으며, chromosome 1에 하나의 CTX phage가 들어 있는 구조를 가진다 <그림>. 최근에는 일부 연구자들이 이러한 변종들을 Atypical El Tor O1으로 부를 것으로 제안하기도 하였다(Safa et al., 2010). Group 2 균주들은 최소 2002년 부 터는 인도에서 존재하고 있었던 것으로 보이며 2007년 북부 베트남에서 발생한 유 행성 콜레라는 Group 2에 속하는 균주에 의한 것이었다. 이러한 변종균주들이 일 으키고 있는 유행성 콜레라로부터 중요한 현상들을 발견할 수 있다. Group 1에 속하는 Atypical El Tor 균주들은 이미 1990년대 초반부터 아시아 에서는 존재하고 있었음에도 이 지역에서 유행성 콜레라를 일으키지는 않았으나, Mozambique에서는 2004년부터 대규모 유행성 콜레라를 일으키고 있다는 점이 다. 또한, 북부 베트남에서는 1995년부터 적어도 2004년까지 Group 1에 속하는 균주가 이미 존재하고 있었으나 대규모 유행성 콜레라를 일으키지는 않았는데, 2007년부터 새로 이 지역에 유입된 Group 2 에 속하는 균주가 유행성 콜레라를 일으키고 있는 점이다. 아마도 한 지역에 존재하지 않던 변종 균주가 새로 유입되 면 유행성 콜레라의 원인이 되는 것이 아닌가 짐작된다. 아직까지 구체적인 보고는 없으나 최근 세계적으로(특히 아프리카에서) 콜레라 의 발생이 증가하고 있는 현상도 이와 같이 Group 2 균주들이 신규 유입되면서 발 생하고 있는 것이 아닌가 하는 예측을 할 수 있다. 다행히도 현재 사용되고 있는 콜 레라 백신이 인도에서 2003~2007년에 진행된 임상시험에서 효과적인 것으로 나 타나는 것으로 보아, 이러한 변종 콜레라 균주들도 현재 사용하고 있는 콜레라 백 신으로 예방할 수 있는 것으로 보인다(Sur et al., 2009). 30 BWC NEWS 통권 제17호

33 5. 국제백신연구소의 콜레라 백신 개발 다음은 국제백신연구소에서 개발되어 2009년 2월 인도에서 사용 승인된 새로운 콜레라 백신에 대해 소개한다(국제백신연구소 보도자료에서 발췌). 국제백신연구소(International Vaccine Institute, IVI)가 개발한 값싼 전세포 콜레라 사백신이 임상적으로 심한 콜레라에 대해 높은 예방효과를 나타내는 것으 로 인도 콜카타에서 약 7만명의 주민들을 대상으로 실시된 임상시험에서 밝혀졌다. 또한, 이 백신이 청소년 및 성인뿐만 아니라 소아들에게도 안전하고 효과적인 것으 로 확인되었다. 이 백신은 베트남에서 생산 활용되는 저가의 콜레라 백신을 IVI가 개량한 것으로 인도에서 승인된 백신이다. 이 연구는 세계적 의학 저널인 란셋(Lancet) 지에 게재되었다(Sur et al., 2009). 이와 같은 결과는 IVI가 인도의 국립 콜레라 및 장감염연구소(NICED)와 공 동으로 콜카타에서 실시한 대규모 임상시험에 따른 것이다. 국내에 본부를 두고 있 는 IVI는 개발도상국을 위한 백신의 연구개발과 보급에 주력하는 세계 유일의 백신 개발 국제기구이다. 경구용 전세포(Whole Cell, WC) 콜레라 사백신은 오랫동안 활용이 가능했지만, 세계보건기구(WHO)의 사용권장에도 불구하고 널리 이용되지 않았다. 현재 콜레 라가 풍토성으로 발생하는 국가 중 베트남만이 고위험 지역에 이와 같은 종류의 백 신을 사용해 왔다. 그러나, 베트남에서 생산되는 콜레라 백신은 제조과정이 WHO 기준을 충족하지 못하고, 베트남의 국가규제기관이 WHO의 승인을 받지 못했기 때 문에 국제적인 사용이 승인되지 않았다. IVI 연구진은 이 백신의 세계적인 활용을 촉진하기 위해 베트남의 생산업체인 바 이오텍과 협력하여 백신의 균주 구성과 도스량을 조정하고 생산과정을 개선하여 백신이 WHO 기준을 충족하도록 했다. 연구진은 또 베트남과 인도에서 이 백신이 안전하고, 접종받은 사람들에서 면역반응이 유도된다는 사실을 확인했다. 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 31

34 이에 따라, IVI와 NICED는 인도 콜카타에서 만 1세 이상 주민 약 7만명 명을 대 상으로 대규모 이중맹검 효과성 임상시험을 실시했다. 현지 주민들은 2006년에 두 도스의 콜레라 백신 또는 위약을 접종받았다. 접종 후 2년 동안 추적 조사를 실시 한 후 잠정 결과의 분석이 이루어졌다. 존 클레멘스 IVI 사무총장은 잠정 분석 결과 이 백신이 안전하고 효과적이며, 임 상적으로 심각한 콜레라에 대해 접종 후 최소 2년 동안 거의 70퍼센트에 달하는 예 방효과를 보였다 고 밝혔다. 이 백신은 1세 이상 모든 연령대의 사람들에게 효과를 나타냈으며, 부작용은 보고되지 않았다. 백신평가 분야의 세계적 전문가인 클레멘스 사무총장은 이 백신은 개발도상국 에 사용하기에 적합한 몇 가지 특성을 갖는다 며, 우선 안전하고, 현재 진행 중인 콜레라 대유행의 원인인 El Tor형 콜레라에 대해 풍토성 지역에서 가장 취약한 그 룹인 소아들을 포함하여 모든 연령에서 효과를 보인다 고 밝혔다. 현재 재조합 콜 레라 B 서브유닛(rBS-WC)을 포함하고 있는 한 종류의 콜레라 백신이 국제적으로 승인되어 있다. 그런데 이 백신은 가격이 비싸고(도스당 20달러) 복용 시 버퍼(완충 제)가 필요하기 때문에 개발도상국에서 사용하기에는 부적합하다. 이에 반해 새로 개발된 IVI 백신은 버퍼가 필요하지 않아서 접종이 용이하며, 생산비가 낮아(약 1 달러) 대규모 접종 캠페인의 실시 가능성이 높다. IVI는 이 새로운 백신이 유니세프 등 UN기구들에 의해 구매되어 세계적으로 사 용될 수 있도록 하기 위해 자국의 국가 규제기구가 세계보건기구의 승인을 받은 인 도의 백신 생산업체인 샨타 바이오테크닉스사에 생산기술을 이전하였다. 샨타사는 2009년 2월 24일 인도의 국가규제기구로부터 이 백신(Shanchol)에 대한 생산 인 가를 획득하여 백신의 폭넓은 활용을 위한 기반이 마련되었다. 이번 연구에 따른 란셋 지 논평에서 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스 보건 대학원의 사란야 스리다(Saranya Sridhar) 교수는 이 백신의 개발은 공공-민간 파트너십과 학술기관의 국제적 협력 사업이 충분한 기금과 인프라 및 지원을 제공 받을 시 이룰 수 있는 대표적인 성공 모델 이라며 이 성공사례는 특히 말라리아와 HIV 백신 등 여타 백신개발 사업에서 유사한 형태로 시급한 공중보건 문제의 해결 을 위해 백신업계 및 학계의 참여를 유도하는데 본보기가 된다 고 밝혔다. 32 BWC NEWS 통권 제17호

35 이 콜카타 지역 임상시험은 빌 앤 멜린다 게이츠 재단과 한국(교육과학기술부), 스웨덴 및 쿠웨이트의 지원으로 시행되는 IVI의 콜레라백신 연구단(CHOVI) 사업 의 일환으로 이루어진 것이다. CHOVI는 콜레라 취약지역 주민들에게 안전하고 효 과적인 신종 콜레라 백신의 신속한 도입을 목표로 하고 있다. 국제백신연구소(IVI) 국제백신연구소(IVI)는 개발도상국 국민, 특히 어린이들을 전염병으로부터 보호 하기 위한 새로운 백신의 개발과 보급에 전념하는 세계 유일의 국제기구이자, 국내 에 본부를 둔 최초의 국제기구이다. UN개발계획(UNDP)의 주도로 1997년 설립된 IVI는 현재 40개국과 세계보건기구(WHO)가 가입한 설립협정에 따라 운영되며, 설사병, 세균성 수막염, 폐렴, 일본뇌염, 뎅기열 등에 대한 백신연구를 북한을 포함 한 아시아, 아프리카, 남미 등 세계 29개 국가에서 수행하고 있다. 또한, 서울대 연 구공원에 위치한 본부에서 새로운 백신과 면역보강제, 분석기법 등을 개발하고 있 다(자세한 정보는 참조). 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 33

36 6. 참고문헌 1. Boyd, E.F., Heilpern, A.J., and Waldor, M.K. (2000). Molecular analyses of a putative CTXs precursor and evidence for independent acquisition of distinct CTXs by toxigenic Vibrio cholerae. J Bacteriol 182, Chun, J., Grim, C.J., Hasan, N.A., Lee, J.H., Choi, S.Y., Haley, B.J., Taviani, E., Jeon, Y.S., Kim, D.W., Brettin, T.S., et al. (2009). Comparative genomics reveals mechanism for short-term and long-term clonal transitions in pandemic Vibrio cholerae. Proc Natl Acad Sci U S A 106, Kaper, J.B., Morris, J.G., Jr., and Levine, M.M. (1995). Cholera. Clin Microbiol Rev 8, Lee, J.H., Choi, S.Y., Jeon, Y.S., Lee, H.R., Kim, E.J., Nguyen, B.M., Hien, N.T., Ansaruzzaman, M., Islam, M.S., Bhuiyan, N.A., et al. (2009). Classification of hybrid and altered Vibrio cholerae strains by CTX prophage and RS1 element structure. J Microbiol 47, Lee, J.H., Han, K.H., Choi, S.Y., Lucas, M.E., Mondlane, C., Ansaruzzaman, M., Nair, G.B., Sack, D.A., von Seidlein, L., Clemens, J.D., et al. (2006). Multilocus sequence typing (MLST) analysis of Vibrio cholerae O1 El Tor isolates from Mozambique that harbour the classical CTX prophage. J Med Microbiol 55, Morita, M., Ohnishi, M., Arakawa, E., Yamamoto, S., Nair, G.B., Matsushita, S., Yokoyama, K., Kai, A., Seto, K., Watanabe, H., et al. (2010). Emergence and genetic diversity of El Tor Vibrio cholerae O1 that possess classical biotype ctxb among travel-associated cases of cholera in Japan. J Med Microbiol 59, BWC NEWS 통권 제17호

37 7. Nair, G.B., Faruque, S.M., Bhuiyan, N.A., Kamruzzaman, M., Siddique, A.K., and Sack, D.A. (2002). New variants of Vibrio cholerae O1 biotype El Tor with attributes of the classical biotype from hospitalized patients with acute diarrhea in Bangladesh. J Clin Microbiol 40, Nair, G.B., Qadri, F., Holmgren, J., Svennerholm, A.M., Safa, A., Bhuiyan, N.A., Ahmad, Q.S., Faruque, S.M., Faruque, A.S., Takeda, Y., et al. (2006). Cholera due to altered El Tor strains of Vibrio cholerae O1 in Bangladesh. J Clin Microbiol 44, Nguyen, B.M., Lee, J.H., Cuong, N.T., Choi, S.Y., Hien, N.T., Anh, D.D., Lee, H.R., Ansaruzzaman, M., Endtz, H.P., Chun, J., et al. (2009). Cholera outbreaks caused by an altered Vibrio cholerae O1 El Tor biotype strain producing classical cholera toxin B in Vietnam in 2007 to J Clin Microbiol 47, Sack, D.A., Sack, R.B., Nair, G.B., and Siddique, A.K. (2004). Cholera. Lancet 363, Safa, A., Nair, G.B., and Kong, R.Y. (2010). Evolution of new variants of Vibrio cholerae O1. Trends Microbiol 18, Spangler, B.D. (1992). Structure and function of cholera toxin and the related Escherichia coli heat-labile enterotoxin. Microbiol Rev 56, Sur, D., Lopez, A.L., Kanungo, S., Paisley, A., Manna, B., Ali, M., Niyogi, S.K., Park, J.K., Sarkar, B., Puri, M.K., et al. (2009). Efficacy and safety of a modified killed-whole-cell oral cholera vaccine in India: an interim analysis of a cluster-randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet 374, 국제백신연구소의 콜레라관련 연구와 콜레라 백신 개발 35

38 Biosecurity for Microbiological Laboratories Jonathan Y. Richmond Jonathan Richmond & Associates, Inc. Introduction In 1996, following an incident involving an individual who ordered Y. pestis from the American Type Culture Collection, the Select Agent Act(1) was passed as a step towards controlling the shipment of potentially dangerous pathogens and toxins within the United States. This regulation required Institutions wishing to posses certain microbiological agents to be registered with the Centers for Disease Control and Prevention(CDC) and to follow a rigorous procedure to affect the transfer of such microorganisms and toxins. CDC, in turn, was required to ensure that the receiving laboratory was properly equipped to handle such agents. In other words, the appropriate biosafety levels needed to be in place(as per the CDC/NIH publication, Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories, or BMBL)(2). 36 BWC NEWS 통권 제17호

39 Main Issue 1. Early Steps Towards Biosecurity When the 4th edition of the BMBL was published in 1999, Appendix F outlined the first federal requirements for biosecurity on microbiology laboratories. Seven steps were outlined under Laboratory Security and Emergency Response for Microbiological and Biomedical Laboratories : Recognize that laboratory security is related to but different than laboratory safety. Control access to areas where biologic agents or toxins are used and stored. Know who is in the laboratory area. Know what materials are being brought into the laboratory area. Know what materials are being removed from the laboratory area. Have an emergency plan. Have a protocol for reporting incidents. Following the US anthrax incidents in 2001, the Patriot Act(3) prohibited certain restricted persons from shipping, processing, or receiving select agents. In 2002(4) we encouraged laboratories to focus on the risk assessment process when planning to work with these agents by conducting site-specific reviews of : Physical security Security of data and electronic technology systems Employee security Access controls to laboratory and animal areas; procedures for agent inventory and accountability Biosecurity for Microbiological Laboratories 37

40 Shipping/transfer and receiving of select agents Unintentional incident and injury policies Emergency response plans Policies that address breaches in security In the same year another regulation(5) expanded responsibility to the US Department of Agriculture to oversee certain animal pathogens and toxins. These principles hold true today and can be applied globally to all microbiology laboratories. The remainder of this manuscript will elaborate on these in the context of clinical, research, biotechnology, animal vivaria, plant labs and other microbiology facilities. 2. Biosecurity is Embedded in Biosafety Programs The objective of biological safety(biosafety) is to reduce or eliminate accidental exposure to or release of potentially hazardous agents, achieved through various degrees of laboratory containment or safe methods of managing infectious materials in a laboratory setting. Risk assessment is a deliberate process of understanding the risks associated with manipulating microorganisms, and the current BMBL provides excellent guidance(7). The objective of biosecurity is to protect against theft or diversion of high consequence pathogens and toxins, achieved through : Defining the risks by evaluating probabilities and consequences Protecting the defined assets against defined threats Applying a graded protection approach Impacting operations only to the level required 38 BWC NEWS 통권 제17호

41 Biosafety refers to the collection of administrative policies, work practices, facility design, and safety equipment used to protect laboratory workers, their co-workers, and the environment from inadvertent transmission of infectious organisms. There has been considerable discussion in recent years regarding the term biosecurity, as the term as different meanings in various scientific disciplines and in different languages. In this manuscript biosecurity will refer to the prevention of high-consequence microbial agents and toxins or critical relevant information from loss, theft, release or diversion by those who intend to pursue intentional misuse. The World Health Organization (WHO) defines biorisk as the probability or chance that a particular adverse event, possibly leading to harm, will occur. WHO places the responsibility for biorisk management on the facility and its manager (director) to demonstrate that appropriate and valid biorisk reduction (minimization) procedures have been established and are implemented. A biorisk management committee should be established to assist the facility director in identifying, developing and reaching biorisk management goals. (6) Laboratories that follow the guidance of the latest BMBL(7), the WHO Laboratory Biosafety Manual(8) or similar national biosafety guidelines already have many good laboratory practices in place that provide a strong biosecurity profile. Biosafety and biosecurity are related activities that rely heavily on management and individual acceptance of responsibility for the safe handling of all microbial agents and toxins. A robust risk assessment program should include review of the means for potential laboratory acquired infections and the appropriate means for minimization of such risks through specific adherence to the biosafety practices and procedures. Such procedures should address access control and agent storage/use activities, which are key components of the biosecurity program. Biosecurity for Microbiological Laboratories 39

42 3. Control Access to High Consequence Pathogens and Toxins There are several different reasons for needing to control access to your laboratories, and select agents are just one. Proprietary cultures, good manufacturing practices, use of radio-nucleotides, animals, or chain-ofcustody requirements come to mind. Certainly there are also numerous strategies available to implement security, ranging from controlling access to the facility with armed guards in the first place with multiple layers of swipe cards, key pads, and biometrics, all the way down to the simplest having a lock on the lab door and freezer. Each of these has their place based on the biothreat assessment conducted for each facility(7). The Patriot Act(3) in the United States restricts certain individuals from access to select agent laboratories. Indeed, each person granted access must be cleared through a FBI check or be under direct escort of someone who has such clearance. Honest, reliable, and conscientious workers represent the foundation of an effective security program(4). However, the person in charge of the laboratory needs to know the people who are working there. There are programs at several larger institutions that have formal personnel reliability evaluations to assist in these evaluations. Evaluations that have been done regarding security issues at microbiological laboratories(e.g., 9) concluded that personnel issues were the most vulnerable part of a biosecurity program. Certainly the removal of anthrax from a government containment laboratory is a glaring example. Another example has been the increasing number of disruptions of animal facilities by animal rights groups, who often infiltrate the facility and subsequently facilitate the break-in. 40 BWC NEWS 통권 제17호

43 Laboratories will restrict access for the reasons state above. Badging employees with color-coded swipe cards is a common means for identifying who has access to which areas of the facility. Visitors also need to be identified and provided with appropriate escorts. Gone are the days of free access to all. Facility issues associated with biorisk management have been published(10, 11, and 12). 4. Accountability Being accountable for personnel and visitors is only one concern. Being accountable for the pathogens within your institute is also critical. From the time of receipt of the microbes or toxins maintaining an accurate inventory control is one hallmark of a robust biosafety/biosecurity program. Microbiological agents are unlike chemical or radiological materials which are finite in nature; microbes can multiply. It is therefore difficult to account for every single microorganism. In general, accountability is applied to the seed stocks or cultures, rather than to every single tube, flask or plate used in clinical or research studies. Such are the records maintained in laboratory notebooks. The select agent rule requires maintenance of specific inventory and reporting of any lost samples. There is also a requirement to notify CDC or USDA/APHIS when the last of the select agent material is used up or destroyed, so that it can officially be removed from the facility s inventory. Additionally, significant tracking and notification is required when samples of the select agent are transferred to another laboratory, either within the institution or to another entity. Over-arching these controls is the need for developing an emergency response plan that thoughtfully addresses issues ranging from appropriate spill control/clean up to human exposure response to investigating and Biosecurity for Microbiological Laboratories 41

44 reporting lost or missing materials. Consideration needs to be given to determining how first responders(such as fire or emergency medical personnel) would be able to access your facility. Including such personnel in drills of your emergency plans is important. 5. Occupational Health Programs Modern microbiology laboratory managers recognize the need for comprehensive occupational health programs for their employees. An excellent publication provides details for laboratories and animal facilities (13). Typical programs include employee health evaluations, immunizations appropriate for the agents under study, pulmonary evaluations for persons needing to wear respirators, first aid training, and occupational exposure evaluations and follow on. Some institutions participate in save-serum programs, but it is necessary to understand the pros and cons of such programs before initiating same(14). Occupational Health programs can be as simple as having an informed infectious disease physician on call to provide counsel and emergency care to having an in-house clinic fully staffed with appropriate personnel. Many institutions include the physicians in biosafety and biosecurity risk assessment. This can be beneficial in the event of an employee exposure, particularly when the work involves high consequence agents that are not normally circulating in the community. When employees participate in field work it is important not only to equip them with appropriate travel medical kits but also to plan for emergency evacuations should a medical need arise. Also, personnel who are deployed for long periods in high-risk environments(say during public health emergencies) may need to have psychological support available upon their return. 42 BWC NEWS 통권 제17호

45 6. Biosafety Culture When all is said and done, institutions that embrace a strong biosafety culture(15) will maintain a reasonable biosecurity profile as well. As summarized in the BMBL(7), the risk assessment and risk management processes for biosafety and biosecurity are inter-related : Identify and prioritize biological agents and /or toxins to determine why you have them and what would be the consequence of their misuse Identify and prioritize the threat to these biological/toxins by either insiders or outsiders and why your institute might be a target Analyze the risk of specific security scenarios that might be employed to secure these agents Design and develop an overall risk management program that is commensurate with the potential for intentional or unintentional release Regularly evaluate your institution s risk posture and protection objectives, following all aspects of receipt, storage, use and transport of such agents Conclusion Maintaining high consequence microorganisms and toxins in laboratories requires an appreciation of the risks to employee health and to the possibility of theft or misuse. Both risks are manageable in institutions that maintain a strong biosafety culture that encompasses all organizational entities. Biosecurity for Microbiological Laboratories 43

46 References 1. US Department of Health and Human Services. Final Rule. Additional Requirements for Facilities Transferring or Receiving Select Agents. Federal Register, Oct 24, 1996; 61 FR US Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health, Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories, 4th edition (JY Richmond and RW McKinney, eds.), US Government Printing Office, Washington, DC Uniting and Strengthening America by providing Appropriate Tools Related To Intercept and Obstruct Terrorism Act of Public Law , October 26, Richmond, JY and Nesby-O Dell, SL, Laboratory Security and Emergency Response Guidance for Laboratories Working with Select Agents. Morbidity and Mortality Weekly Report, vol 51, No RR-19. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA. 5. Public Health Security and Bioterrorism Preparedness and Response Act of 2002, Public law , JUNE 12, WHO, Biorisk management. Laboratory Biosecurity Guidance. WHO/CDS/EPR/ US Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health, Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories, 5th 44 BWC NEWS 통권 제17호

47 edition (LC Chosewood and DE Wilson, eds.), US Government Printing Office, Washington, DC WHO Laboratory Biosafety Manual, 3rd edition. WORLD Health Organization, Geneva, biosafety/labbiosafety.pdf 9. Report of the Defense Science Board Task Force on Department of Defense Biological Safety and Security Program, Office of the Under Secretary of Defense for Acquisition, Technology, and Logistics, Washington, DC, May Richmond, JY and Howard, W, Bio-Risk Assessment in Laboratory Design, In: JY Richmond (ed.) Designing a Modern Microbiological/ Biomedical Laboratory: Lab Design Process and Technology, American Public Health Association, Washington, DC p Richmond, JY, Biosafety and Biosecurity in Virology: Facility Requirements, Virus Reviews and Research 10(1):7-13. Biosecurity for Microbiological Laboratories 45

48 2010년도 ABSA Conference 참가결과 李달님 한국바이오협회 지난 2010년 10월 4일부터 10월 6일까지 미국 콜로라도 주 덴버에서 개최된 제 53회 American Biological Safety Conference(ABSA)에 참석하여 생물안전 및 생물보안관련 국제동향에 대한 내용을 정리하여 소개합니다. 1. 합성생물학(Synthetic Biology) 기술 발전에 대한 전망과 과제 Stanford University의 David Relman 박사는 DNA와 RNA 합성 및 Systems Biology의 발전에 따른 virus를 포함한 인공 미생물의 제조 가능성에 대한 우려 를 표하며, 위험 발생가능성을 완화할 수 있는 생물보안에 대한 인식강화와 교 육 및 지침 마련이 필수적임을 설명하였다. 미국 Colorado State University의 June Medford 박사는 합성생물학의 전망 과 활용 사례를 설명하였다. Registry of Standard Biological parts라 명명한 라이브러리에 1,000개의 Biobrick(살아 있는 세포에서 작동 가능한 표준 생물학적 부품)이 등재되고 있음을 소개함. igem(international Genetically Engineering Machine)은 국제적인 유 46 BWC NEWS 통권 제17호