잊을 만하면 제기되는 '변종 코로나' 등장...과학계 "아직 단정 일러"

2020.08.31 08:58
코로나19 바이러스의 유형을 계통에 따라 분류한 GISAID 및 넥스트스트레인의 계통도다. 위 세 바이러스 유형이 위부터 차례로 GR, G, GH로 모두 넓은 의미의 G유형에 속한다. 2020년 2월 이후 전세계 코로나19 바이러스의 주류가 됐다. GISAID, 넥스트스트레인 제공
코로나19 바이러스의 유형을 계통에 따라 분류한 GISAID 및 넥스트스트레인의 계통도다. 위 세 바이러스 유형이 위부터 차례로 GR, G, GH로 모두 넓은 의미의 G유형에 속한다. 2020년 2월 이후 전세계 코로나19 바이러스의 주류가 됐다. GISAID, 넥스트스트레인 제공

이달 중순 국내 일부 언론은 일본 도쿄에서 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 변종 바이러스가 나왔다며 ‘위협적인 새 바이러스의 등장’을 묘사했다. 약 일주일 뒤에는 말레이시아에서 감염력이 10배인 변종 바이러스가 발견됐다는 뉴스가 나와 ‘변종 바이러스’에 대한 공포감이 커지고 있다.  

 

하지만 과학적으로 현재 코로나19 관련 ‘변종’은 공식적으로 존재하지 않는 상태다. 세계보건기구(WHO)는 이달 18일 서태평양지역 사무국장의 브리핑에서 “코로나19 관련 새로운 변이(바이러스 유전체 일부가 바뀌는 현상)가 발견됐지만 특이 동향 없이 비교적 안정적인 상태”라고 밝혔다. 바이러스 유전체(게놈) 정보를 공유하며 매일 코로나19의 변이 동향을 감시 중인 국제기구 국제인플루엔자데이터공유이니셔티브(GISAID·지사이드) 역시 30일까지 변종 바이러스의 등장이나 위협적인 변이는 나타나지 않았다고 보고 있다. 

 

흔히 변종은 코로나19와 메르스(MERS·중동호흡기증후군)의 차이만큼이나 완전히 ‘다른’ 종류의 바이러스로 양상이 바뀌는 것을 일컫는다. 반면 변이는 바이러스의 수만 개 유전물질 중 한두 개가 달라졌지만 병의 양상 등에 큰 영향을 미치지 않는 것을 말한다. 과학계는 코로나19의 일부 변이는 있어도 사람들이 두려워하는 변종은 없다고 보는 것이다. 

 

그럼에도 변종 바이러스에 대한 우려가 끊이지 않는 것은 코로나19가 전 세계적으로 2500만 명이 넘는 환자를 발생시키며 사그라질 기미가 보이지 않기 때문이다. 조금이라도 유전적 특징이 다른 바이러스가 등장하면 “변종 바이러스가 출현했다”는 뉴스가 공포감을 자극하기도 한다. 코로나19 변이를 두려워할 필요는 없는 것일까.

 

●바이러스의 ‘변이’는 자연스러운 현상…실제 바이러스 특성 바꿀 가능성은 낮아

 

바이러스를 비롯한 모든 생명체는 후대에 전달하기 위한 종 및 개체의 정보를 담은 ‘유전물질’을 지니고 있다. 코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)는 3만 개의 리보핵산(RNA)을 유전물질로 지니고 있다. 이렇게 개체가 지닌 유전물질의 총합을 유전체라고 한다. 

 

유전체는 음악의 ‘악보’에 비유할 수 있다. 사스코로나바이러스-2의 유전체는 3만 개의 음표로 구성된 크고 복잡한 교향곡의 악보다. 코로나바이러스는 이 악보를 이용해 필요한 단백질을 만들고 인체 세포에 감염되며 전파된다. 유전체가 악보라면 이런 바이러스의 활동은 오케스트라 연주다.

 

사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 유전체RNA(위)와, 이를 토대로 만든 전사체 RNA(하위게놈) 구성을 나타냈다(오른쪽 아래). 9일 셀에 발표된 논문에서는 모두 9종의 하위게놈이 확인됐다. 맨 아래 10(?)라고 표시된 부분은 기존에 존재한다고 추정됐지만 이번에 확인되지 않은 전사체다. 이번 연구에서는 그밖에 각 유전자의 위치가 정확히 결정됐고, 후성전사체의 존재가 확인됐다. 왼쪽 아래는 바이러스의 구조다. gRNA는 게놈, S는 스파이크 단백질, E는 외피 단백질, M은 막 단백질, N은 뉴클레오캡시드 단백질이다. 셀 제공
사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 유전체RNA(위)와, 이를 토대로 만든 전사체 RNA(하위게놈) 구성을 나타냈다(오른쪽 아래). 9일 '셀'에 발표된 논문에서는 모두 9종의 하위게놈이 확인됐다. 맨 아래 10(?)라고 표시된 부분은 기존에 존재한다고 추정됐지만 이번에 확인되지 않은 전사체다. 이번 연구에서는 그밖에 각 유전자의 위치가 정확히 결정됐고, 후성전사체의 존재가 확인됐다. 왼쪽 아래는 바이러스의 구조다. gRNA는 게놈, S는 스파이크 단백질, E는 외피 단백질, M은 막 단백질, N은 뉴클레오캡시드 단백질이다. 셀 제공

바이러스가 음악과 다른 것은, 연주와 함께 자신의 악보(유전물질)를 복제하는 활동도 동시에 수행한다는 점이다. 그래야 바이러스가 널리 퍼지기 때문이다. 이 과정은 악보를 일일이 필사하는 과정에 비유할 수 있다. 수많은 음표로 구성된 악보를 필사하다 보면 어쩔 수 없이 오류가 발생한다. 가끔 음표 한두 개를 잘못 옮길 수 있다.

 

마찬가지로 유전체 역시 확률적으로 복제 오류가 발생할 수 있다. 이것을 ‘변이’라고 한다. 변이는 확률적인 현상으로 어느 생명체나 다 일정한 속도로 변이가 발생한다. 이달 5일 일본 국립감염증연구소에 따르면 사스코로나바이러스-2의 변이 형성 속도는 1년에 약 24.1개다. 하나의 바이러스가 끊임없이 감염과 전파를 반복한다고 할 때 1년에 24개, 한 달에 두 개의 변이는 저절로 형성된다는 뜻이다. 이는 인간면역결핍바이러스(HIV)의 60% 수준으로, 바이러스 중에서는 평범한 속도다.

 

바이러스나 생명체의 변이는 거의 대부분 아무런 영향을 미치지 않는다. 대부분의 변이는 중요한 단백질을 만드는 영역을 비껴나, 별로 의미가 없는 유전체 영역에서 생겨난다. 교향곡 악보의 음표 하나가 잘못 복사됐다고 전체 연주에 큰 영향이 생기지는 않는 것과 같다.

 

만약 베토벤의 5번 교향곡의 유명한 주제부인 ‘운명이 문 두드리는 소리(빰빰빰빰~)’처럼 중요한 위치에서 음표가 바뀌어 있다면 사정이 다르다. 바이러스도 중요한 단백질을 만드는 영역에 변이가 생기면 문제가 될 수 있다. 하지만 바이러스의 유전물질이 바뀌어도 이 유전물질이 만드는 아미노산(단백질의 재료)은 바뀌지 않는 경우도 많다. 이때에도 변이가 바이러스에 미치는 영향은 전혀 없다.

 

만약 아미노산을 변화시키는 변이까지 발생했다면? 여전히 과도한 걱정은 금물이다. 아미노산 하나의 변형이 전체 구조를 바꾸는 경우는 매우 드물다. 

 

코로나19의 바이러스 변이 가운데 전파력이나 감염력을 높일 가능성이 제기돼 있는 G유형(노란색)의 전세계 분포를 표현한 국제 과학 프로젝트 ′넥스트스트레인′의 30일 분석 결과다. 아시아 일부를 제외하고 전세계에 G 유형이 주류가 돼 있다. 넥스트스트레인 화면 캡쳐
코로나19의 바이러스 변이 가운데 전파력이나 감염력을 높일 가능성이 제기돼 있는 G유형(노란색)의 전세계 분포를 표현한 국제 과학 프로젝트 '넥스트스트레인'의 30일 분석 결과다. 아시아 일부를 제외하고 전세계에 G 유형이 주류가 돼 있다. 넥스트스트레인 화면 캡쳐

●G형이 쥬류가 된 까닭은 

 

현재 이 모든 까다로운 변이의 조건을 통과해, 전문가들 사이에서 임상적으로 의미가 있을 가능성이 제기된 코로나19 변이는 딱 하나다. 흔히 ‘유럽형’ 또는 GISAID의 자체 기준으로 ‘G형’이라고 부르는 변이다. 

 

이 변이는 바이러스의 유전물질 분자 딱 하나가 바뀐 변이다. RNA는 아데닌(A)과 구아닌(G), 유라실(U)과 시토신(C)이라는 네 가지 음표 분자로 적힌 악보다. G형 변이는 3만 개의 분자 중 2만3403번 분자를 A에서 G로 바꿨다. 이에 따라 바이러스 표면의 돌기 단백질인 ‘스파이크 단백질’을 만드는 아미노산 중 614번 아미노산이 아스파트산(D)에서 글리신(G)으로 바뀌었다. 
스파이크 단백질은 사스코로나바이러스-2 표면에 돌기처럼 나 있는 단백질로, 인체 세포에 감염될 때 인체세포 표면 단백질인 ‘안지오텐신전환효소2(ACE2)’를 붙잡아 침투를 개시하는 일종의 ‘열쇠’ 역할을 한다. 침투의 핵심 단계인 만큼, 이 단백질의 구조 변화는 감염력이나 침투력에 변화를 가져올 가능성이 있어 주목받아 왔다. 

 

바이러스 유전체 계통을 분석하는 국제 과학 프로젝트인 ‘넥스트스트레인’이 이달 15일 공개한 분석 결과를 보면, 특이하게도 이 변이는 2월 이전에 등장한 뒤 2월 말 이후 유럽을 중심으로 급격히 수를 늘렸고, 이후 북미 및 남미, 아프리카 등으로 건너가 널리 퍼진 것으로 나타났다. 코로나19 최초 유행지인 아시아에도 이 시기에 역수입됐다. 현재는 중국 등 극히 일부 국가를 제외한 전 세계 대부분의 국가에서 ‘주류’가 됐다. 워낙 수가 많다 보니 이 유형은 다시 또 다른 염기 분자의 변이를 기준으로 G형과 GH형, GR형 등 세 유형으로 세분됐다.

 

한국도 5월 서울 이태원발 집단감염 이후 이들 유형이 늘고 있다(아래 그래프). 정은경 중앙방역대책본부장은 이달 26일 정례 브리핑에서 “국내 지역 감염 코로나19 환자 685명의 바이러스 유전자 염기서열을 분석한 결과 감염 환자의 77% 이상이 GH형의 바이러스”라고 밝혔다. GR형까지 포함할 경우 국내 감염 80%가 넓은 의미의 G 유형에 속한다.

 

26일 중앙방역대책본부가 공개한 국내에서 지역 감염된 코로나19 환자 685명의 검체를 통해 분석한 코로나19 바이러스의 유형 분포 변화다. 초기에 중국 우한에서 발견된 것과 비슷한 유형이 우세하다 5월 이후 ′G′ 유형에 속하는 GH 및 GR 형이 두드러졌다. 이는 아시아 일부 국가를 제외한 대부분의 국가에서 비슷하게 발견되는 패턴이다. 이를 근거로 일각에서는 G유형이 전파력이 강하다는 주장이 제기됐지만, 과학적 근거는 아직 약하다. 중앙방역대책본부 제공
26일 중앙방역대책본부가 공개한 국내에서 지역 감염된 코로나19 환자 685명의 검체를 통해 분석한 코로나19 바이러스의 유형 분포 변화다. 초기에 중국 우한에서 발견된 것과 비슷한 유형이 우세하다 5월 이후 'G' 유형에 속하는 GH 및 GR 형이 두드러졌다. 이는 아시아 일부 국가를 제외한 대부분의 국가에서 비슷하게 발견되는 패턴이다. 이를 근거로 일각에서는 G유형이 전파력이 강하다는 주장이 제기됐지만, 과학적 근거는 아직 약하다. 중앙방역대책본부 제공

원래 바이러스 유형은 단순히 염기서열 차이만을 바탕으로 분류했기 때문에 그 자체로는 임상적으로 의미가 없다. 하지만 이 변이는 7월 초 생명과학학술지 ‘셀’을 통해 바이러스의 세포 침투력 또는 사람 사이의 전파력을 높일 가능성이 제기되면서 최근 주목을 받고 있다. 

 

미국 로스앨러모스국립연구소와 영국 셰필드대 의대 연구팀은 G, GR, GH 등 G 유형의 바이러스가 기존 바이러스에 비해 세포 침투력이 2.6~9.3배 높을 수 있다는 세포실험 결과를 발표했다. 또 이 바이러스에 감염된 환자의 체내 바이러스 양이 늘었다며 사람 사이의 전파력을 높일 가능성도 제기했다. 연구팀은 “많은 지역과 국가를 모니터링한 결과 4월 초부터 대부분의 지역에서 G 유형이 급증해 두드러지는 경향이 분명히 발견했다”며 주의를 당부했다. 감염력은 높아도 환자 중증도를 증가시키는 경향은 발견되지 않은 상태다. 

 

●전파력 차이에 대해선 반론 적지 않아 

 

하지만 이 연구에 대한 반론도 적지 않다. 먼저 침투력과 전파력을 구별해야 한다는 지적이 많다. 게놈 전문가인 김태형 테라젠바이오 상무는 “감염력과 전파력은 동의어가 아니며 변이에 의한 체내 바이러스 양 증가가 전파를 증가시키는지는 연구가 더 필요하다”고 지적했다. 이달 5일 자국내 환자 3700명의 게놈 분석 결과를 공개한 일본 국립감염증연구소도 “(게놈 정보로는) 병원성 변화를 판정할 수 없다”며 “환자 임상 소견과 바이러스주의 세포생물학 및 감염실험을 종합해 고려해야 한다”고 말했다. 미국 예일대도 지난달 초 셀에 발표한 논평에서 “G형 코로나 바이러스가 더 통제가 어려운지, 중증도에 기여하는지, 백신 개발에 영향이 있을지 등이 모두 불명확하다”고 말했다.

 

보다 많은 게놈을 이용한 연구에서 실제 역학적 차이가 미미하게 나오기도 했다. 6월 말 영국의 코로나19 게노믹스UK 컨소시엄(COG-UK)이 3만 명의 환자로부터 게놈 데이터를 확보해 전파력을 분석한 결과, G형 변이를 지닌 바이러스의 실제 전파력의 차이는 1.2배 내외에 불과한 것으로 나타났다. 최대 9배 차이가 난다는 주장과는 거리가 있다. 

 

바이러스가 빠른 시간에 널리 퍼졌다고 해서 감염력이나 전파력이 강하다는 사실이 증명되지는 않는다는 반론도 많다. 바이러스가 ‘무주공산’인 지역에 처음 들어가면 그 바이러스 유형이 집중적으로 퍼질 수밖에 없다. 이를 ‘창시자효과’라고 부르는데, 유럽에서 시작돼 미국 동부와 남미 등 나중에 퍼진 국가에서는 G 유형이 들어가 퍼지면서 현재의 유행이 시작됐으므로 당연히 이 유형이 늘어날 수밖에 없다는 분석이다.

 

임상시험 백신 접종 후 7일째에 채혈검사를 하는 지원자.의 모습이다. 중국 등 일부 국가를 제외하고는 대부분의 국가에서 이미 스파이크 단백질 변이가 발생한 G유형의 바이러스가 주류이므로, 치료제 및 백신 개발시 이미 고려가 되고 있다. 변이에 대한 과도한 우려가 기우인 이유다. 후베이성 위생건강위원회 제공
임상시험 백신 접종 후 7일째에 채혈검사를 하는 지원자.의 모습이다. 중국 등 일부 국가를 제외하고는 대부분의 국가에서 이미 스파이크 단백질 변이가 발생한 G유형의 바이러스가 주류이므로, 치료제 및 백신 개발시 이미 고려가 되고 있다. 변이에 대한 과도한 우려가 기우인 이유다. 후베이성 위생건강위원회 제공

정리하면, 현재 코로나19와 관련해 임상적으로 의미를 지니는 위험한 변이라고 국제기구나 학회 등에서 공식 확인한 변이는 전무하다. 가장 의미가 클 가능성이 있는 변이는 유럽형 또는 G 유형으로 분류되는 변이인데, 세포 감염력이 높을 가능성이 실험으로 제기됐지만, 실제 전파력 차이에 대해서는 아직 논란이 많다. 

 

더구나 백신과 치료제 개발에 미치는 영향에 대해서는 미미하다는 게 과학계의 중론이다. 이미 전 세계 바이러스의 주류 유형으로 자리 잡은 만큼 백신이나 치료제의 임상시험도 상당수가 G 유형의 바이러스를 대상으로 이뤄지고 있다는 것이다. 과학계는 "지금 단계에서 필요한 것은 존재하지도 않는 변이나 변종 바이러스를 언급하며 불필요한 공포심을 자극하는 일이 아니다"라고 지적한다. 변이는 관련 과학 연구 결과와 데이터가 확보된 뒤에 걱정해도 늦지 않다는 것이다. 과학자들은 지금도 변이가 출현하는 순간순간을 신중히 살펴보고 있다.


마지막으로, 최근 언론에 등장한 변이에 대해 팩트체크해 보자. 우선 현재까지 제기된 변종 주장은 모두 과장 또는 오보다. 말레이시아 변종은 이 G 유형의 자국내 검출 소식이 와전된 것이 다. 일본의 도쿄 변종은 일본 국립감염증연구소가 이달 5일 발표한 분석 자료의 의미를 국내 언론이 잘못 해석해 새 변종의 등장으로 보도한 것이다.

 

일본 국립감염증연구소가 5일 발표한 일본 내 코로나19 바이러스 게놈 계통도다. 7월 중순까지 수집된 3700여 개의 게놈을 해독해 변이 수와 유형을 바탕으로 네트워크를 그렸다. 중국 우산에서 발발한 유형(파란색)과 유럽형(노란색)이 차례로 유행한 가운데, 일본 도쿄를 중심으로 6월 중순부터 새로운 변이의 바이러스가 유행하고 있는 것으로 확인됐다(빨간색). 다만 중간 연결고리가 발견되지 않아 조용한 전파가 3개월간 일어났을 가능성이 제기됐다. 일본 국립감염증연구소 제공
일본 국립감염증연구소가 5일 발표한 일본 내 코로나19 바이러스 게놈 계통도다. 7월 중순까지 수집된 3700여 개의 게놈을 해독해 변이 수와 유형을 바탕으로 네트워크를 그렸다. 중국 우산에서 발발한 유형(파란색)과 유럽형(노란색)이 차례로 유행한 가운데, 일본 도쿄를 중심으로 6월 중순부터 새로운 변이의 바이러스가 유행하고 있는 것으로 확인됐다(빨간색). 다만 중간 연결고리가 발견되지 않아 조용한 전파가 3개월간 일어났을 가능성이 제기됐다. 일본 국립감염증연구소 제공

당시 일본 국립감염증연구소는 도쿄에서 유럽형과 염기서열이 약 6개 다른 새로운 유형의 바이러스가 발견됐다고 밝혔다(위 그림). 이는 새로운 변종의 출현을 언급한 게 아니다. 한 달에 2개꼴로 변이가 발생하므로 6개의 변이를 지닌 바이러스는 3달간 변이를 거친 자연적인 바이러스라는 뜻일 뿐이다. 일본 국립감염증연구소가 지적한 것은 이렇게 3달간 변이한 바이러스가 발견되기 전까지 그 중간 변이 과정의 바이러스가 한 번도 발견되지 않았다는 사실이었다. 석 달 동안 일본 내에 깜깜이 감염이 많았지만 놓쳤다는 방역 실패를 지적한 것이다. 일본 국립감염증연구소는 발표 자료에 “’도쿄형’ 등 특정 지역에 기인하는 형태(type)를 인정하는 근거는 제공하지 않는다”며 이를 특정 변이 유형으로 분류하는 데 반대의 뜻을 명확히 했다.

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