[코로나19 연구속보] 병주고 약주는 코로나19 변이, 감염 10배 빠르지만 백신에 취약
코로나19 바이러스는 세계적으로 확산 속도를 높이는 쪽으로 변이를 일으키고 있지만, 역설적이게도 스파이크 단백질의 변신은 백신이 더 잘 작동할 수 있는 조건이 되는 것으로 밝혀졌다.
‘디614지(D614G)’라고 불리는 새로운 코로나19 바이러스 변이는 유럽에서 출현해 세계를 지배하고 있다. 미국 채플힐 노스캐롤라이나주립대와 위스콘신-매디슨대 공동연구팀은 D614G 코로나19 바이러스 변이가 중국에서 출현해 대유행을 일으킨 원래 바이러스보다 더 빠르게 복제를 하고 더 빠르게 확산하고 있다고 밝혔다.
이번 연구에는 희망적인 구석이 있다. D614G 변이는 동물실험 연구에서 더 빠르게 확산하지만 증세를 악화시키지는 않았다. 또한 변이는 항체 약물에 의한 중화에 조금 더 민감했다. 연구팀 논문은 <사이언스> 12일치에 실렸다.
노스캐롤라이나대 약대의 랠프 배릭 교수는 “D614G 바이러스는 원래 바이러스보다 10배 능가하고, 사람과 사람 사이 전파가 일어나는 중요한 부위인 비강 상피세포에서 아주 효율적으로 복제가 일어났다”고 말했다.
배릭은 코로나바이러스를 30여년 이상 연구해왔으며 미국 식품의약국(FDA)이 코로나19 치료제로 처음 승인한 람데시비르 개발에 관여했다. 연구팀은 D614G 변이는 바이러스가 세포에 침투하는 스파이크 단백질의 능력을 향상시켜 지배종이 됐다고 믿는다. 이 왕관 모양의 스파이크에서 코로나바이러스 이름이 지어졌다.
D614G 변이는 스파이크 끝에 있는 덮개를 열어젖혀 바이러스가 세포에 좀 더 효과적으로 감염될 수 있도록 한다. 이는 또한 바이러스의 취약한 중심부까지 통하는 통로를 만든다. 일단 덮개가 열리면 항체가 쉽게 바이러스에 침투해 파괴할 수 있다. 현재 연구되는 백신 중에는 항체 백신들도 있다.
배릭 교수 연구팀과 공동연구를 한 위스콘신-매디슨대 연구팀의 요시히로 가와오카 교수는 “원래 스파이크 단백질은 614번째 아미노산이 아스라파긴산(D)인데 글리신(G)으로 바뀐다”며 “일부 논문들은 이 변이가 단백질이 세포에 침투하는 데 더 효과적이고 기능적으로 만든다는 것을 밝혀냈다”고 말했다.
하지만 앞선 연구들은 진짜가 아닌, 수용체 결합 단백질이 결합된 위형(僞型) 바이러스로 한 것이었다. 역유전학(유전자의 기능을 유전자 염기 조작을 통해 밝혀내는 접근법)을 이용해 배릭 교수 연구팀은 614번 위치 아미노산을 D와 G로 바꾼 변이 코로나19 바이러스를 복제한 뒤 세포주, 인간의 비강 상피세포, 쥐 세포, 햄스터 등을 사용해 기본 특성 분석을 했다.
위스콘신대 연구팀은 햄스터를 이용해 구축한 특수한 코로나바이러스 연구 모델로 연구에 기여했다. 연구팀은 원래 바이러스와 변이 바이러스를 이용해 복제와 공기전파를 실험했다. 연구 결과 변이 바이러스는 10배 빠르게 복제를 했으며 그만큼 감염률이 높았다.
연구팀은 햄스터들한데 원래 바이러스와 변이 바이러스를 주입했다. 다음날 감염되지 않은 햄스터 8마리를 감염된 햄스터 옆 철장에 넣었다. 철장 사이에는 서로 접촉하지는 못하지만 공기는 통할 수 있는 칸막이를 놓았다.
연구팀은 둘쨋날 비감염 햄스터의 바이러스 복제를 측정하기 시작했다. 동물들 사이에는 공기 감염이 일어났지만 시간은 달랐다. 변이 바이러스를 가진 햄스터는 이틀 뒤 8마리 가운데 6마리를 감염시켰다. 원래 바이러스를 가진 햄스터는 4일째에는 모두 감염시켰지만 이틀째에는 전혀 감염이 일어나지 않았다. 가와오카는 “변이 바이러스가 원래 바이러스보다 공기감염이 훨씬 잘 일어난다는 것을 알아냈다”며 “이 변이 바이러스가 어떻게 인간 사이에서 지배적이 됐는지 설명해줄 수 있다”고 말했다.
연구팀은 또한 두 바이러스의 병리학에 대해서도 분석했다. 햄스터들이 두 종의 바이러스에 감염됐을 때 바이러스량과 증세는 똑같았다. 이는 변이 바이러스가 감염을 더 잘 일으키지만 병세를 악화시키지는 않는다는 것을 의미한다. 연구팀은 이런 병리학적 결론이 인간 연구에서도 똑같을 것이라는 것을 보장하지는 않는다고 밝혔다.
배릭 교수는 “코로나19는 완전히 새로운 질병이고 어떻게 진화할지 예측하기 어렵다”며 “덴마크에서 최근 D614G 코드를 가진 밍크의 코로나19 바이러스가 발견됐듯이 새로운 변이들이 계속될 것”이라고 말했다.
※출처 : 한국과학기자협회 포스트
동아사이언스 2020.11.16 09:40
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