항바이러스제(Antiviral drugs, Antivirals)는 바이러스에 의한 감염질환을 치료하는 약물이다. 바이러스는 동물, 식물, 세균 등 살아있는 세포에 기생하면서 숙주의 세포 대사를 활용해 증식하는 절대(숙주)의존 미생물로서, 숙주세포를 파괴하거나 변이시켜 여러 가지 질병을 일으킨다. 

바이러스는 곰팡이(진균)이나 박테리아(세균)보다도 훨씬 작고, 번식(복제)하기 위해 살아있는 세포에 침투해야 한다. 바이러스는 숙주세포에 부착한 다음, 세포에 침투해 바이러스 자신의 핵산(DNA 또는 RNA)를 세포 안에 방출한다. 방출된 핵산은 숙주세포 안에서 복제에 필요한 단백질을 합성한다. 이 단백질은 바이러스 고유의 단백질 가위에 의해 제단되고, 복제 및 전사복합체(DNA 또는 RNA 중합효소)를 통해 수많은 바이러스로 재조립되는 과정을 거친다. 이때 주객이 전도돼 바이러스는 주인 노릇을, 숙주세포는 침탈당하는 노예가 돼 괴사(소멸) 또는 질병 상태에 이르게 된다.

바이러스 DNA 또는 RNA는 바이러스를 복제하는 데 필요한 정보를 담고 있는 유전물질이다. 바이러스 유전물질은 숙주세포를 제어하고 바이러스를 복제하도록 디자인돼 있다. 바이러스는 감염된 숙주세포가 정상 기능을 하지 못하도록 방해하기 때문에 결국 숙주세포는 죽고, 이후엔 다른 숙주세포를 감염시키는 새로운 바이러스를 배출하는 과정을 통해 계속 증식한다. 

바이러스는 복제를 위해 DNA를 사용하는지 또는 RNA를 사용하는지에 따라 DNA 바이러스 또는 RNA 바이러스로 분류된다.

바이러스는 숙주동물이 삼키거나 흡입하거나, 곤충에 물리거나, 성적 접촉을 하거나, 또는 선천적인 과정(임산부가 태아에게 전파)을 통해 감염을 일으킨다. 침투 경로는 주로 코, 인후, 상기도, 신경계, 위장관계, 생식계 등이다. 

바이러스 감염 여부는 문진, 혈액검사, 감염조직에 대한 배양 또는 조직검사를 통해 확인할 수 있다.

항바이러스제는 바이러스 복제를 방해하거나 바이러스성 감염에 대한 면역체계를 강화시키는 역할을 한다. 오직 복제하는 바이러스에만 효과적이고 휴지기의 바이러스에는 효과가 없다. 

항바이러스제는 치료하는 질환군에 따라, 바이러스를 억제하는 기전에 따라 다양하게 분류된다.

항바이러스제가 쓰이는 대표적인 질환으로는 독감(인플루엔자바이러스 감염), 헤르페스감염(단순포진(구순포진 또는 성기포진), 대상포진), B형간염, C형간염, 에이즈(HIV감염), 코로나19 등이 있다. 바이러스는 생물학적 분류상 71과, 164속, 3600종이 존재하고 세부 아종으로는 3만여개가 넘지만 실제 항바이러스제로 커버할 수 있는 대상은 그리 많지 않은 셈이다. 

작용기전에 따라 크게 바이러스 부착 및 침투 억제제와 바이러스 증식 저해제로 분류할 수 있다. 세분하면 세포진입억제제(Entry inhibitor), 코팅탈피억제제(Uncoating inhibitor), 역전사억제제(Reverse transcription inhibitor), 통합효소억제제(Integrase inhibitor), 번역억제제(Translation inhibitor), 단백분해효소억제제(Protease inhibitor), 바이러스조합억제제(Assembly inhibitor), 바이러스방출억제제(Release inhibitor), 면역강화자극제(immunostimulant) 등이 있다.

항바이러스제는 기전 상 한 약물이 여러 질환에 사용되기도 한다. 바이러스의 내성 발현을 방지하기 위해 두 가지 이상 약물의 병용요법이 필수인 경우가 있다. 정해진 용법과 기간을 지켜야 바이러스의 내성 형성을 방지하고 최적의 약효를 거둘 수 있다.

독감 치료제

인플루엔자바이러스(influenza virus A/B) 감염을 억제하는 약물로는 오셀타미비르(oseltamivir), 자나미비르(zanamivir), 페라미비르(Peramivir), 발록사비르(Baloxavir) 등이 대표적이다. 각각 ‘타미플루캡슐’(경구약), ‘리렌자로타디스크’(흡입제), ‘페라미플루주’(주사제), ‘조플루자정’ 및 ‘조플루자현탁용과립’(경구약) 등이 오리지널이다.

오셀타미비르, 자나미비르, 페라미비르 등은 뉴라미니다제(neuraminidase)를 억제해 체내에 침입한 인플루엔자바이러스가 증식한 다음 세포 표면으로 뚫고 나와 퍼져나가는 것(방출)을 막는다.

페라미비르 주사제는 오텔타미비르 경구약보다 해열 효과가 빠르고 강하다는 장점(투여 후 24시간내 정상체온 회복률 59.4% vs 49.7%)을 마케팅 포인트로 삼고 있다. 하지만 5일차 독감 증상 완화 효과가 각각 81.8%, 78.0%인 점을 감안하면 유소아 및 노년층이 많은 독감 환자에게 굳이 고가의 주사제를 처방할 필요가 있느냐는 지적도 나온다. 

이와 달리 발록사비르는 인플루엔자 바이러스의 복제에 필수적인 중합효소 산성 엔도뉴클레아제(polymerase acidic endonuclease)를 억제해 바이러스의 복제 초기 단계부터 진행을 막고, 바이러스 증식을 미연에 방지한다.

헤르페스 치료제

헤르페스바이러스(포진바이러스, herpes virus)는 총 8가지 유형으로 나뉘는데 항바이러스제나 백신으로 치료 또는 예방 가능한 주된 종류는 단순포진바이러스1형(포진바이러스1형), 단순포진바이러스2형(포진바이러스2형), 수두-대상포진바이러스(포진바이러스3형)이다.

모든 포진 바이러스들은 숙주세포 내에 비활성(휴면 또는 잠복) 상태로 남아 있다가 숙주의 면역상태가 약화되면 언제든지 준동, 감염을 일으킬 수 있다.

단순포진바이러스1형(Herpes simplex virus type 1, HSV-1)은 주로 구순포진(입술포진)을 일으킨다. 단순포진바이러스2형(Herpes simplex virus type 1, HSV-1) 감염은 성병의 일종(성기 단순포진)으로 외부성기에 물집을 일으키고 발열, 근육통, 무력감 등의 증상을 나타낸다.

헤르페스 치료제는 단순포진바이러스(HSV) 및 수두대상포진바이러스(varicella zoster virus, VZV) 감염의 치료에 사용된다.

아시클로버(acyclovir), 발라시클로버(valacyclovir), 팜시클로버(famciclovir), 간시클로버(ganciclovir), 시도포비어(cidofovir), 포스카넷(foscarnet, 또는 Foscavir) 등이 있다.

아시클로버와 발라시클로버는 뉴클레오시드(인산기가 빠진 뉴클레오티드), 팜시클로버, 시도포비어는 뉴클레오티드(핵산의 염기+오탄당+인산기) 형태다. 

아시클로버는 전구약물(prodrug)로서 퓨린 뉴클레오시드(Purine nucleoside)의 하나인 구아노신(Guanosine)과 유사하나 당(ribose) 부분이 열린 형태이다. 이 당 부분에 바이러스와 숙주의 효소가 작용해 활성형인 아시클로버 삼인산(acyclovir triphosphate)으로 대사된다. 활성형은 바이러스의 DNA 중합효소(DNA polymerase)를 경쟁적으로 억제해 바이러스 DNA의 합성을 억제한다. 즉 바이러스의 DNA중합효소가 아시클로버를 구아닌으로 착각해서 결합하면서 작동이 멈추게 된다.

바이러스에 감염된 세포에서만 아시클로버가 대사될 수 있고 바이러스에 선택성을 갖고 있어 숙주에게는 해가 없으나 바이러스 kinase나 바이러스 DNA polymerase에 변이를 초래해 약물내성이 일어날 수도 있다.

아시클로버는 이런 복제 억제를 통해 작용하기 때문에 수포가 생기기 전인 1단계에서 최대한 빠르게 사용해 바이러스의 활성화를 억제할 수 있도록 한다.

아시클로버 크림은 4시간 간격으로 1일 5회 바른다. 초기에 일시적으로 작열감, 자통을 포함하는 가벼운 동통 및 피부염 등이 나타날 수 있다. 아시클로버는 유즙 중으로 분비될 수 있으므로 수유부는 사용을 금지한다.

아시클로버는 먹는 약, 바르는 크림, 안연고 등이 나와 있다.

반면 아시클로버와 기전이 거의 같은 팜시클로버는 경구내 생체이용률이 65~77%로 높아 국내에서는 경구약으로만 쓰인다. 외국에서는 연고제도 나와 있다. 아시클로버의 경구내 생체이용률은 10~30% 수준이다.

팜시클로버의 혈중 반감기는 2시간 정도이고, 60~70%의 약제는 대사되지 않은 채로 사구체 여과와 세뇨관 분비를 통해 신장으로 배설된다. 따라서 아시클로버와 마찬가지로 신장 기능이 저하된 환자에서는 정상 용량보다 줄여서 투여해야 한다. 

발라시클로버는 아시클로버의 전구약물로 체내에서 아시클로버 및 L-valine ester체로 전환된다. 아시클로버에 비해 위장관을 통한 흡수가 더 잘 돼 생체이용률이 아시클로버의 5배 정도인 75~77%에 이르기 때문에 성기포진의 경우 하루 2회 투여만으로 효과를 볼 수 있다. 

발라시클로버 경구약(발트렉스정)은 단순포진, 대상포진, 성기포진 외에 신장이식후 거대세포바이러스(Cytomegalovirus, CMV, 포진바이러스 5형) 감염 예방, 면역기능이 정상인 2세 이상~18세 미만 소아의 수두에도 적응증을 갖고 있다.

간시클로버는 구조적으로 아시클로버와 유사한 전구약물이다. 간시클로버는 체내에서 인산화돼 데옥시구아노신트리포스페이트(dGTP)가 DNA중합효소에 결합하는 것을 경쟁적으로 억제한다. 간시클로버는 경구내 이용률(10%미만)이 좋지 않아 주사제로만 쓰인다. 

간시클로버의 전구약물인 발간시클로버(valganciclovir)는 체내로 흡수되면 급격하게 간시클로버로 변환하기 때문에 경구내 생체이용률이 간시클로버(10% 미만)보다 10배 가까이 증대된다. 발간시클로버 경구약(발싸이트정)은 △AIDS 성인 환자의 CMV망막염 치료 △CMV 질환 감염위험이 있는 성인 및 소아 고형장기 이식환자(CMV 양성인 자로부터 장기를 이식받는 CMV 음성 환자)에서 CMV 질환의 예방의 적응증을 갖고 있다.

시도포비어는 세포내 인산화 과정을 거쳐 이인산(diphosphate) 형태로 바뀐다. 바이러스 DNA 중합효소에 의해 데옥시시티딘 삼인산(deoxycytidine triphosphate, dCTP)이 바이러스 DNA에 결합되는 것을 경쟁적으로 억제하고 바이러스의 DNA 사슬 연장을 방해한다. 시도포비어는 주사제(경구 생체이용률 5%미만)만 나와 있으며 희귀의약품으로 극소수 유통된다. AIDS 성인 환자의 CMV망막염 치료가 적응증이다.

포스카넷은 인간 DNA 중합효소에 영향을 주지 않는 농도에서 바이러스의 DNA 중합효소의 피로인산염(pyrophosphate) 결합 부위를 선택적으로 억제하는 음이온 피로인산염의 구조적 모방체다. 

DNA 중합효소 억제제인 아시클로버 또는 간시클로버로 치료받은 환자는 HSV 또는 CMV 바이러스 입자가 이들 약물에 내성을 갖게 만드는 돌연변이 단백질 키나제가 생성될 수 있다. 그러나 포스카넷은 이들 약물과 달리 바이러스 단백질 키나제에 의해 활성화 되지 않으므로 이들 약물에 내성이 생긴 HSV 및 CMV 감염에 유용하다. 그렇다고 해서 포스카넷이 이들 바이러스에 아주 내성이 없다고 보장할 수는 없다. 

DNA 중합효소억제제 트리플루리딘(trifluridine) 성분 안약(오큐플리딘 점안액)은 단순포진성 각막염에 적응증을 갖고 있다. 바이러스 DNA의 티미딘(thymidine) 위치에 삽입돼 티미딜산 합성효소(thymidylate synthetase)의 활성을 억제해 결함 있는 단백질을 생산함으로써 바이러스의 복제를 억제한다.

대상포진은 아시클로버, 팜시클로버, 발라시클로버 등의 경구제로 치료한다.