신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19, 코로나19) 환자가 전세계적으로 300만 명을 넘어섰다. 바이러스가 지구 전역에 빠른 속도로 확산하면서, 바이러스의 변이와 그에 따른 새로운 변종 바이러스의 출현을 우려하는 목소리도 높다. 바이러스가 빠르게 진화해 감염력이나 치명률 측면에서 예측 못할 다른 특성을 지닌 변종이 출현할까 걱정하는 것이다. 이 경우 기존 바이러스 특성이나 구조 정보를 바탕으로 개발 중인 백신이나 치료제가 말을 듣지 않을까 염려한다.
하지만 현재까지 전세계가 해독한 바이러스 게놈을 분석한 결과를 보면, 아직까지 변종 바이러스가 출현했다는 증거는 전혀 없는 것으로 나타났다.
감염병 바이러스 게놈 데이터 공유 프로젝트인 ‘국제인플루엔자데이터공유이니셔티브(GISAID)’에 28일 오후까지 공유된 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 게놈 해독 데이터는 1만 건 중 이 넘는다. 이 가운데 바이러스 게놈 분석 국제 프로젝트인 ‘넥스트스트레인’을 통해 분석돼 있는 3650개의 게놈 정보에 따르면, 현재 전세계에 퍼진 바이러스는 다양한 변이를 기준으로 약 10개의 계통군으로 분류될 수 있다. 분류군에는 A1a, A2, A2a, A3, A6, A7, B, B1, B2, B4의 이름이 붙어 있다. A가 붙은 계통군은 주로 유럽에서, B가 붙은 계통군은 주로 아시아에서 왔다는 특징을 지닌다.
하지만 전문가들은 이런 계통군이 바이러스의 변종을 나타내거나, 곧 변종으로 발전할 가능성을 말해주는 것은 아니라고 말한다. 장혜식 기초과학연구원(IBS) RNA연구단 연구위원(서울대 교수)은 “바이러스가 어디에서 어디로 감염됐는지 나타내는 역학적 의미만 가질 뿐”이라며 “계통상 아무리 멀어도 같은 항체를 유지하는 등 특성은 차이가 없다”고 말했다. 김태형 테라젠이텍스 바이오연구소 상무이사 역시 “인위적으로 내린 역학적 구분일 뿐 바이러스 기능이나 임상 측면에서 의미를 갖지는 않는다”고 말했다.
예를 들어 34개의 게놈 정보를 제공한 한국은 A1a와 B의 2개의 계통군이 보인다. B형은 아시아 쪽이지만 A1a는 유럽에서 온 데이터다. 넥스트스트레인의 분석 결과를 한국어로 번역하는 프로젝트에 자발적으로 참여하고 있는 하태훈 미국 코넬대 의대 연구원은 e메일 인터뷰에서 “평택 미군기지 병원에서 온 데이터”라며 “일부 미군 또는 미군 관련 종사자에 의한 지역 감염이 있었다고 해석할 수 있다”고 말했다. 한국은 비교적 감염 통제가 잘 돼 바이러스의 기원이 단순하고 파악하기 쉽지만, 지역사회 감염이 더 진행되면 매우 복잡해진다. 하 연구원은 “지역사회 감염이 진행되면 어디에서 와서 어디로 간 것인지 알 수 없을 정도로 (여러 계통군이) 퍼지게 된다”며 “미국이 현재 그런 상황”이라고 말했다.
변이는 유전물질을 지닌 모든 생명체가 보이는 자연스러운 현상으로, 아무리 발생해도 대부분 아무런 영향을 미치지 못한다는 점도 변종에 대한 과도한 우려를 줄여야 할 이유다. 변이는 유전물질로 이뤄진 게놈의 일부 구성 단위(염기분자)가 복제되는 과정에서 오류에 의해 뒤바뀌거나 빠지는 등의 변화를 겪는 현상이다. 대부분은 생명체의 자체적인 오류 복구 시스템으로 고쳐지지만, 일부는 그대로 남아 게놈에 흔적을 남긴다. 게놈학자들과 넥스트스트레인은 이 변이 흔적을 추적해 바이러스가 어디에서 왔는지 역학 정보를 추정한다.
리보핵산(RNA)으로 된 게놈을 지니는 사스코로나바이러스-2는 1년에 약 26개의 돌연변이가 발생하는 것으로 조사돼 있다. 1년에 약 50개의 변이가 발생하는 인플루엔자 바이러스나 인간면역결핍바이러스(HIV) 등 다른 RNA 바이러스에 비해서는 적지만, 보다 안정적인 DNA를 게놈으로 갖는 다른 바이러스나 동식물, 세균 등에 비해 변이가 많은 편이다. 장 연구위원에 따르면, 특히 체내에서 변이를 무수히 만드는 특징이 있다.
하지만 이렇게 변이가 발생해도 대부분은 변종 바이러스 출현과 관련이 없다. 김 이사는 “변이가 나타나면 대부분은 생존에 악영향을 미치거나, 아무 영향을 미치지 않는 두 경우(중립) 중 하나”라며 “대부분은 중립이라 아무 영향을 미치지 못하고, 악영향을 미치는 경우는 바이러스를 사라지게 해 그 역시 변종과는 관련이 없다”고 말했다. 정용석 경희대 생물학과 교수 역시 “이들 대부분은 소(작은)변이로 바이러스의 감염력 등을 변화시키는 데 영향을 미치지 못한다”고 강조했다.
아주 일부 돌연변이가 우연히 감염력을 높이는 등 바이러스에 이로운 영향을 미치는 경우에만 돌연변이를 가진 바이러스가 널리 증식할 수 있다. 하지만 이런 변이는 대단히 제한적이다. 넥스트스트레인이 분석한 3650개의 게놈 비교 결과를 보면 유독 다양성이 높은 염기서열 부위를 12개 정도 확인할 수 있다. 예를 들어 오픈리딩프레임(ORF)1b라는 이름이 붙어 있는 유전자가 만드는 단백질에서 314번째 아미노산을 보면 약 2250개는 류신(L)이지만, 1400개는 페닐알라닌(P)이다. ORF1a에도 이렇게 다양성이 높은 염기서열이 하나 있고, ORF1b에는 세 개, ORF3a에도 2개, ORF8에 한 개 등이 보인다.
이렇게 두 개의 아미노산을 지닌 바이러스가 확연히 갈리는 경우 변종이 될 잠재성이 있다. 하지만 이 역시 실제로 변종으로 이어진 경우는 없다. 장 연구위원은 “항체 형성 과정과 관련이 있는 ‘스파이크 단백질’에서 변이가 일어나는 경우 외에는 의미가 없다”이라며 “스파이크 단백질은 중요성 때문에 구조도 널리 알려져 있어서 연구가 많이 이뤄지고 있는데, 이 역시 아직까지는 흥미로운 변이는 발견되지 않았다”고 말했다.
스파이크 단백질은 바이러스 표면에 돌기처럼 난 단백질로, 인체 상피세포의 ‘에이스투(ACE2)’라는 단백질을 인식해 달라붙은 뒤 침투를 시작하는 중요한 역할을 한다. 현재 넥스트스트레인에서 다양성이 높게 분석된 염기서열 중에 스파이크 단백질의 614번 아미노산이 포함돼 있다. 하지만 이 역시 구조에 영향을 미칠 가능성은 낮다. 장 연구위원은 “다양성이 높게 측정된 염기서열은 사태 초기에 변이가 생겨서 그 후손이 많아졌다는 의미일 뿐”이라고 설명했다.
한때 언론 보도를 통해 화제가 됐던 변종 출현 관련 연구는 신빙성이 부족하다. 중국 연구팀이 3월 “전세계 바이러스가 S유형과 L 유형으로 나뉘며 이 가운데 L 유형이 늦게 나타났지만 감염력이 강하고 공격적이라 더 빨리 퍼지고 있다”고 주장했다. ORF8 유전자에 위치한 84번째 아미노산이 류신(L)과 세린(S)으로 나뉘는데, 이 차이가 바이러스 특성에 차이를 가져왔다는 주장이다. 하지만 장 연구위원은 “사실이라면 L 유형 바이러스의 비율이 늘어야겠지만 현재까지는 큰 변화 없이 일정한 비율을 유지하고 있다”며 “감염력에 차이가 없다는 게 대부분의 세계 바이러스 전문가들의 의견”이라고 말했다.
한편 넥스트스트레인은 게놈 데이터의 변이를 분석해 지역과 시간에 따른 변이를 시각적으로 표현하고 있다. 또 매주 해설 형식의 보고서를 발행하고 있다. 이를 지역 언어로 번역해 알리는 데에도 연구자들이 자발적으로 참여하고 있다. 국내에서는 강교빈 숙명여대 약대 교수와 하태훈 연구원 등이 자발적으로 참여하고 있다. 강 교수는 “바이러스나 게놈 전문가가 아니지만 공동연구를 진행하는 네덜란드의 생명정보학 전문가가 도움을 구하는 글을 보고 간간이 번역에 참여하고 있다”고 말했다. 하 연구원도 데이터 분석이라는 장기를 살려 본업인 암 및 코로나19 관련 연구 틈틈이 참여중이다.
게놈 데이터는 감염병 유행 상황을 파악할 때뿐만 아니라 사태를 극복하는 데 도움이 된다. 하 연구원은 “미국은 단기적으로 사망자를 줄이는 게 최우선 목표”라며 “중증환자를 예측할 수 있는 바이오마커를 연구에 관심을 갖고 있다”고 말했다. 그는 “이미 알려진 고위험 요인과 함께 바이오마커를 적절히 이용하면 코로나19 감염시 중증환자가 될 수 있는 사람을 빨리 파악해 조치할 수 있을 것”이라고 말했다.
출처 :
https://n.news.naver.com/article/584/0000008582
문랭
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