생물안전(Biosafety)의 개념 및 관리방안

Basic principle of biosafety management

국립보건연구원 생물안전평가팀  

Ⅰ. 들어가는 말
  최근 홍콩, 중국을 비롯한 아시아지역 뿐만 아니라 미국, 아프리카, 유럽 등의 세계 여러 나라에서는 조류 인플루엔자 및 신종 인플루엔자, 탄저, 황열, 말라리아 등과 같은 다양한 감염성 질환 발생에 대응하고 예방하기 위하여 백신 및 치료제 개발, 조기 진단 연구 등을 활발히 수행하고 있다. 이러한 활동으로 인해 감염병 원인 병원체를 취급하는 기회가 증가하게 됨에 따라 실험실 종사자의 감염 등 잠재적 위해 발생 가능성 또한 증가하고 있다. 실제로 2002년 중국, 홍콩, 싱가포르 등 아시아지역에서 발생하여 전 세계로 확산되었던 중증급성호흡기증후군(severe acute respiratory syndrome, 이하 SARS) 유행 시, SARS의 치료 및 진단을 수행하던 연구실에서의 실험실-획득 감염사고가 보고된 바 있다. 이와 같이 취급하는 병원성 미생물에 의한 감염사고는 의생명과학 연구실 특히 병원성 미생물을 취급하는 실험실과 같은 작업환경에서 일어날 가능성이 매우 높으며, 이러한 실험실 내 감염은 동료 실험종사자뿐 아니라 지역사회로도 확산될 가능성이 있기 때문에 병원성 미생물 취급에 따른 위해를 사전에 방지하고 안전을 확보하는 것은 매우 중요하다 할 수 있다.
 한편, 현대 생명공학기술의 발달로 특정 유전자 등 유전물질을 다루는 실험 및 연구가 보편화되면서 새로이 만들어진 유전자변형생물체는 환경정화용 미생물의 개발, 건강수명 연장 및 효과적인 새로운 질병 치료제의 개발에 유익하게 이용되고 있다. 하지만 현대 생명공학기술이 많은 긍정적 잠재력을 가지고 있음에도 불구하고 인체위해 가능성이 큰 병원체가 비의도적으로 만들어지거나 또는 생물무기 등 불법적 목적으로도 사용되어 사회적으로 큰 위협 요소로 작용할 수 있다는 우려의 목소리도 커지고 있다. 이와 같이 인체 위해 가능성이 있는 병원성 미생물 및 유전자 변형생물체를 이용함으로써 발생할 수 있는 위해를 방지하거나 최소화할 수 있는 안전관리 장치의 필요성이 국제적으로 활발히 논의되면서 생물안전 확보의 중요성이 더욱 강조되고 있다[1].

Ⅱ. 몸 말
 

 1. 생물안전의 개념 및 원리
 일반적으로 생물안전이란 「생명과학분야에서의 연구 활동과 관련하여 사람과 환경에 대한 안전성을 확보하기 위한 일련의 활동(Safety with respect to the effects of biological research on humans and the environment)」이라 정의할 수 있다[1].
 사실상 생물안전의 개념은 미생물학, 생물공학 등 관련 학문의 발전과 더불어, 특히 실험실에서 병원체를 분리하고 대량으로 배양하기 위한 지식과 기술이 발전하고 축적됨에 따라 병원체 등 위해물질로 인한 실험자 감염 가능성을 최소화하는 한편 이들 병원체가 환경으로 방출되어 다른 사람이 감염되는 것을 방지하기 위한 물리적, 생물학적 밀폐의 개념과 함께 정립되어 왔다.
 생물재해를 방지하거나 최소화하기 위한 생물안전 확보에 있어서의 기본적인 요소로는 적절한 물리적 밀폐(physical containment)의 확보, 연구자 또는 연구기관의 위해성 평가(risk assessment)능력, 안전관리를 위한 운영체계 구축(risk management operation)이라 할 수 있으며[2], 이들 요소에 대한 상세 개념은 다음과 같다.

 1) 적절한 물리적 밀폐의 확보
 감염성 병원체를 취급, 보존, 유지하는 실험실 환경에서 이들을 안전하게 관리하는 기본 개념은 ‘밀폐(containment)’이다.
 밀폐는 실험실 작업자, 기타 출입 접촉인, 그리고 실험실 외부환경이 잠재적 위험인자에 폭로되는 것을 줄이거나 소거시키기 위한 것이다. 실험자 개인 및 해당 실험실 환경이 병원체에 노출되는 것을 방지하기 위한 일차적 밀폐(primary containment)를 위해서는 정확한 미생물학적 기술의 확립과 적절한 안전장치를 사용하는 것이 중요하다. 실험실 외부환경이 감염성 병원체에 오염되는 것을 방지하기 위한 이차적 밀폐(secondary- containment)에서는 안전시설의 설계와 운영 수칙 준수가 중요한 사항이 된다[3, 4]. 생물안전 수준은 통상 4가지 단계(BL1-BL4)로 구성되며 각 단계별로 실험실 준수사항과 안전기술, 안전 장비와 실험실 설비를 조합하여 준수하도록 규정하며 특히 사용하는 병원체에 의해 발생할 수 있는 잠재적 위해성에 근거를 두며, 생물안전 설비 및 운영을 모두 포함하는 개념으로 다음과 같이 구분된다[1](Table 1).

 (1) 생물안전 1등급 시설 (생물안전밀폐 1등급, Biosafety level 1, BL1)
      a. 미생물 제1위험군 취급의 위해수준에 요구되는 시설
      b. 일반 실험실 생물안전수칙 준수
 (2) 생물안전 2등급 시설 (생물안전밀폐 2등급, Biosafety Level 2, BL2)
      a. 미생물 제2위험군 취급의 위해수준에 요구되는 시설
      b. 생물안전 1등급 연구시설에 해당하는 사항을 준수하고 에어로졸 발생을 최소화 하여야 함
      c. 생물안전작업대 등 안전장비를 구비하고 장갑, 실험복 등 적절한 개인 보호 장비를 착용하여야 함
 (3) 생물안전 3등급 시설 (생물안전밀폐 3등급, Biosafety Level 3, BL3)
      a. 미생물 제3위험군 취급의 위해수준에 요구되는 시설
      b. 생물안전 2등급 연구시설에 해당하는 사항을 준수하고 전용 실험복을 사용하며 감염성 물질의 개봉은 반드시 생물안전작업
          대 내에서 수행하여야 함
      c. 실험실 접근에 대한 통제, 공기조절 및 음압 유지를 위한 별도의 공조장치 설치가 요구됨
 (4) 생물안전 4등급 시설 (생물안전밀폐 4등급, Biosafety Level 4, BL4)
      a. 미생물 제4위험군 취급의 위해수준에 요구되는 시설
      b. 생물안전 3등급 연구시설에 해당하는 사항을 준수하고 양압복 등을 착용하며 퇴실 시에는 샤워로 오염을 제거하여야 함
      c. 해당 시설은 별도로 분리된 공간(unit)으로 견고하게 구성되어야 하며 엄격한 실험실 접근 통제 및 공기조절을 위한 별도의
          공조장치를 설치하여야 함

 2) 연구자 또는 연구기관의 위해성 평가 능력
 의과학 연구 및 진단검사에 다양한 분자생물학적 방법 등 새로운 기술과 실험방법이 도입됨에 따라 안전한 작업을 보장하기 위해서는 각각의 실험실 상황에 맞도록 적합한 안전 규정과 지침을 자체적으로 마련해야 하며 또한 이를 위해 일련의 연구에 대한 위해수준을 스스로 평가하고 관리할 수 있어야 한다. 위해성 평가란 위해 요인을 인지하고 찾아내며 발생할 위해 상황의 심각성과 가능성을 측정하여 위해 정도를 추정하는 일련의 활동이라고 할 수 있다[1].
 위해성 평가의 단계는 다음과 같이 구분할 수 있다[1, 5].
 첫 번째는 취급 병원체, 실험내용 및 방법, 실험 연구자의 면역조건 등 손상을 일으킬 수 있는 모든 것들과 상황 즉, 위험요소의 확인 및 특성을 인지하는 과정이다. 두 번째는 특성이 확인된 위험요소로 인하여 발생할 수 있는 위해의 심각성과 가능성을 파악하는 과정으로 연구시설의 밀폐조건, 병원체 취급에 따른 전파방식 및 감염경로, 실험의 규모, 실험연구기관의 생물안전관리·운영체계 등이 고려된다. 마지막으로 분석된 위해 특성에 근거하여 수행하고자 하는 실험의 위해수준을 추정한다. 이러한 위해성 평가는 위해를 제거하거나 최소화 할 수 있는 위해성 관리의 중요한 요소가 된다[2]. 각 실험실에서 위험도에 대한 가장 적절한 평가자는 해당 실험실에 종사하는 실험연구자와 연구책임자가 된다. 안전한 실험실을 유지하는 것은 관리자와 실험연구자의 공동 책임인 것과 같이 위해도 평가 역시 관리자와 실험연구자가 함께 수행해야 할 책임으로 인식되어야 한다. 

 3) 안전관리를 위한 운영체계 구축
 생물안전에 관련된 제반사항을 적절히 운영, 관리하기 위한 필수적인 요소로서 다음 사항을 들 수 있다[1, 3].
 (1) 생물안전조직 : 생물안전을 위한 별도의 전문가와 전담조직이 요구된다. 이 경우 기관의 총괄책임자가 훈련과 경험이 있는 사
      람으로 전문가를 임명하여 생물재해에 대한 감시 및 관리업무를 책임감을 가지고 담당하도록 한다.
 (2) 등록 및 자료목록 관리 : 실험실내 주요 실험 및 병원체 위치 등에 대해 적절한 등록과 자료화 및 보고가 이루어지도록 한다.
 (3) 교육 : 생물안전 교육 프로그램을 사전에 계획하고 실시 후에는 교육성과를 평가하도록 한다.
 (4) 응급조치 : 감염 및 방출 등에 대비하여 문서화된 ‘응급조치 요령’을 개발하고 이를 숙지하도록 한다.
 (5) 생물안전 위해성 평가의 정기적 실시 : 정기적인 위해성 평가계획을 수립하여 실시하도록 하되 실험자에 의한 자체 평가, 생물
      안전관리자에 의한 기관 전체 평가, 기관 외부의 전문기관을 통한 평가 등의 단계로 구성할 수 있다. 평가 시에는 이전의 지적
      사항 및 시정 요구사항에 대한 조치 여부에 대해서도 점검하도록 한다.

 이상의 생물안전의 개념과 함께 고위험 병원체 등 위해 병원체의 이중적 사용(dual-use)으로 인한 인위적인 생물무기 이용 가능성이 인류의 건강과 생존에 대한 위협요소로 새롭게 제기됨에 따라, 각 국가에서는 병원체 취급기관이 비의도적 노출을 줄이거나 소거함으로써 위해성 병원체가 실험자 또는 외부 환경에 폭로되는 사고를 방지하는 것을 목적으로 하는 생물안전 개념과 함께, 의도적 탈취나 파괴로부터 병원체 등 고가치대상체(assets)를 방호하기 위한 생물보안(biosecurity)의 개념을 포함하여 관리하도록 규정하고 있다[1]. 생물보안을 위한 주요 원칙은 “고가치 대상체”와 “탈취나 파손시 초래 결과”에 대한 위해성 평가에 따라 해당 보안 요소를 적정 수준으로 강화하는 것으로 넓은 의미에서 생물안전 개념에 포함될 수 있다.
 최근 세계보건기구(WHO)는 사고나 의도적 방출 또는 병원체의 부적절한 취급 및 사용에 의해 발생할 수 있는 질병확산을 가능한 최소화시키기 위한 목표로써 생물안전 원리 및 지침에 관한 정보와 훈련 그리고 핵심 자문 역할을 담당하기 위한 생물안전 프로그램(WHO Biosafety Program)을 운영하고 있다.  이를 위한 활동으로 실험실 생물안전 지침(WHO laboratory biosafety manual, 3rd edition, 2004), 위해관리 : 실험실 생물보안 지침(Biorisk management: laboratory biosecurity guidance, 2006), 감염성 물질의 수송 지침(Guidance on regulation for the transport of infectious substance, 2007-2008) 마련과 밀폐 연구시설의 인증 기준 등을 표준화 하기 위해 노력하고 있다[1]. 미국, 영국, 호주, 일본 등의 국가들도 관련 법 제도를 마련하고 이행함으로써 생물안전 및 생물보안 확보에 만전을 기하고 있다[5, 6, 7]. 
 우리나라도 이러한 생물안전과 생물보안적 요소를 강화하기 위한 관리방안으로 「전염병예방법」을 개정하여 생물테러의 목적으로 이용되거나 사고 등에 의하여 외부에 유출될 경우 국민건강에 심각한 위험을 초래할 수 있는 32종 병원체를 ‘고위험병원체’로 지정하였고, 2006년에 ‘고위험병원체 검사·이동 및 폐기 등에 관한 안전관리규정’을 고시하여 취급 및 보관의 안전관리를 강화하고 있다[3]. 한편 현대 생명공학기술의 발전에 따른 생물안전 확보 강화의 일환으로 지난 2000년 2월 생물다양성 보존 및 환경과 인체에 대한 국제적 안전보호 장치로써 “카르타헤나 바이오안전성 의정서(Cartagena Protocol on Biosafety)”가 채택됨에 따라 우리나라에서도 국내 이행법으로 「유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률」이 제정되어 2008년부터 시행되고 있다. 이 법 제22조에서는 생물안전에 관한 사항으로 유전자변형생물체 연구시설을 설치·운영하고자 하는 자는 연구시설의 안전관리 등급별로 허가 또는 신고하도록 하고, 위해 가능성이 큰 유전자변형생물체를 개발하거나 실험하는 경우로써 대통령령이 정하는 경우에는 관계 중앙행정기관장의 승인을 받도록 규정하였다. 또한 유전자변형생물체 개발 및 실험의 유전자재조합기술에 대한 세부적인 안전관리 확보를 위하여 「생명공학육성법」에 근거한 ‘유전자재조합실험지침’이 1997년 처음 제정된 이후 2007년 개정되었다. 이 지침은 생명공학 실험에 있어 유전자변형생물체의 전파, 확산에 대한 제반 위험발생을 예방하기 위해 준수되어야 할 수칙과 시설기준 및 안전 확보를 위한 절차 및 운영방법을 고시하는 지침으로써 생물안전의 중요한 원칙과 이행을 위한 필수적인 사항을 명시하고 있다.

Ⅲ. 맺음말

  보건복지가족부 질병관리본부에서는 생물안전 규정에 대한 효율적 이행체계가 구축되도록 하기 위해, 의과학 분야 연구개발을 수행하는 연구자의 자율성을 최대한 보장하도록 하고 행정적 복잡성과 중복 업무 등의 불편을 최소화될 수 있도록 하며, 안전관리 조직 및 전문인력 확보를 통해 효율적으로 시행될 수 있도록 노력하고 있다. 아울러 생물안전 확보가 연구자의 건강보호 뿐 아니라 국내 생물 산업의 지속적 발전과 연구 선진화를 위한 필수 요소라는 공감대가 형성되도록 적극적인 홍보 및 교육 확대를 추진하고자 한다.
 이에 따라 진단검사의 목적으로 병원성 미생물을 취급하거나 현대 생명공학기술을 이용한 유전자변형생물체 개발 및 실험을 수행하는 의생명과학 연구기관의 장, 연구책임자를 비롯한 연구자들은 이러한 생물안전과 관리방안에 대해 이해하고 이러한 안전문화가 잘 정착되도록 함께 노력함으로써 보다 안전하고 투명한 선진 연구 문화 및 우리나라 생물 산업의 지속적 발전 풍토조성에 기여해야 할 것이다.

Ⅳ. 참고문헌
1. Laboratory Biosafety Manual, 3rd ed. Genova, WHO, 2004.
2. Risk assessment for biological agents in the laboratory, Richard C. Kundsen, J. Am. Bio. Safety Asso. 99-104, 1998.
3. 실험실생물안전지침, 질병관리본부 국립보건연구원, 2006.
4. Containment standards for veterinary facilities, Agriculture and Agri-food Canada, Canada, 1996.
5. NIH guidelines for research involving recombinant DNA molecules, NIH, USA, 2002.
6. Laboratory Biosafety Guidelines, 3rd ed. Health Canada, 2004.
7. The management, design and operation of microbiological containment laboratories, Health & Safety Executive, UK, 2001.