변이 바이러스 D614G 특성, 세계 첫 분석한 재미 한인 최혜련 교수

06/16/20

재미 한인 여성 과학자가 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 바이러스 변이가 미국과 유럽의 대확산 원인으로 작용했다는 전 세계 최초의 실증적 연구 결과를 내놨다.

코로나19 대유행 원인을 놓고 기후, 유전자와 면역 체계, 비만 등 다양한 분석이 진행중인 와중에 바이러스 변이가 영향을 미쳤다는 유의미한 결과를 도출한 것이다

이번 연구를 주도한 이는 미국 스크립스연구소의 최혜련 교수다.

연구팀을 이끈 최 교수는 D614G라고 불리는 코로나19 변이 바이러스가 변이 전에 비해 세포 배양 실험에서 10배가량 전염성이 강하다는 사실을 발견했다.


또 인체 세포 침투 시 활용되는 이 바이러스의 돌기형 외부 구조인 '스파이크 단백질'을 변이 전 바이러스보다 4~5배 더 많이 갖고 있어 세포 침투에도 유리한 구조를 지니고 있음을 확인했다.

D614G 바이러스는 지난 4월 미 로스앨러모스국립연구소가 발견해 미국과 유럽의 가장 일반적인 변종이 됐다고 발표했지만, 실제로 이 변종의 침투력과 특성을 분석해 강한 전염성이 있음을 확인한 것은 최 교수가 전 세계 처음이다.

최 교수는 이번 연구 결과를 담은 논문을 저명한 국제 학술지에 보냈으며 현재 전문가들의 논문 검토 작업이 진행되고 있다.

최 교수가 일하는 스크립스연구소는 미국의 비영리 생의학연구소로서, 화학과 생물학 분야에서 전 세계적으로 손꼽히는 곳이다.


최 교수는 서울대에서 식품영양학과 미생물학으로 학사, 석사를 딴 뒤 1980년 미국으로 유학, 미생물학으로 박사 학위를 받았다.

최 교수는 하버드대 교수로 13년간 재직하다 2012년 같은 미생물학자인 남편과 함께 스크립스연구소로 자리를 옮겨 현재 플로리다주에 거주하고 있다.

최 교수 부부는 2003년 코로나19의 같은 계열인 사스(SARS·중증급성호흡기증후군) 발병 때 이 바이러스의 리셉터(receptor)를, 1996년에는 에이즈(AIDS) 바이러스의 코리셉터(co-receptor)를 처음 발견한 이 분야의 석학이다.

리셉터란 바이러스가 세포에 침투할 때 이 바이러스를 받아들이는 일종의 수용체로, 바이러스가 들어가는 문과 같은 역할을 한다. 리셉터 발견은 바이러스가 세포에 접근하는 것을 차단하거나 방해하는 물질을 개발하는데 기초적으로 필요하기 때문에 치료제 개발을 도울 수 있다.

다음은 최 교수와 전화로 진행한 일문일답.

-- 이번 연구를 시작한 배경은.

▲ 지난 4월 로스앨러모스연구소에서 코로나19 바이러스의 변이인 D614G를 발표한 것을 보고 연구를 시작했다. 코로나19 바이러스도 독감 바이러스와 마찬가지로 계속 변이를 일으킨다. 환경에 적응하지 못하는 돌연변이는 사라지지만 반대로 환경에 적응한 바이러스는 살아남는다. 로스앨러모스연구소는 2월부터 4월까지 미국과 유럽을 비롯한 전세계 바이러스 데이터를 조사했는데, 특히 미국과 유럽의 경우 D614G가 살아남아 급속도로 퍼지고 있는 것을 발견했다.

-- 그렇다면 D614G 연구를 처음 시작한 것은 아닌 셈인데.

▲ 로스앨러모스연구소는 D614G가 급속도로 퍼진 것까지만 발견했다. 이 발견을 놓고 학계 의견은 둘로 나뉘었다. 하나는 이 변이 때문에 급속도로 확산했다는 것이고, 또다른 쪽에서는 그렇지 않다는 것이었다.

이번 연구는 이 변이가 급속한 확산의 원인이 될 수 있다는 것을 실험을 통해 학문적으로 확인한 의미가 있다. 하지만 아직도 변이가 미국과 유럽 대유행의 원인으로 보기 어렵다고 주장하는 과학자도 여전히 있다.


-- 이번 연구에서 발견한 성과를 구체적으로 소개한다면.

▲ 변이전 코로나19 바이러스와 변이후 바이러스(D614G)를 놓고 실험실에서 세포 배양 실험을 했다. 결과는 크게 세 가지다.

우선, 변이된 바이러스가 10배가량 감염률이 높았다. 이는 변이 바이러스가 세포 배양 실험에서 10배 더 많은 세포를 감염시켰다는 뜻이다. 다만 이것이 사람 사이에도 전이율이 10배 높다는 말은 아니다.

두번째로는 인체 세포 침투시 필요한 '스파이크 단백질'을 변이 바이러스가 4~5배 가량 더 많이 갖고 있다.

세번째는 스파이크 단백질의 돌기 구조가 변이 전 코로나19 바이러스에 비해 3~4배가량 세포 침투를 더 잘할 수 있게 돼 있다는 점이다.

-- 이 돌연변이로 인해 감염된 환자의 비중이 얼마나 되나.

▲ 미국과 유럽 자료를 보면 2월에는 D614G 비중이 25% 미만이었다. 그런데 5월 자료를 보면 거의 70%를 차지한다. 이 변종이 가장 많은 비중을 차지하고 있다는 뜻이다.

-- 이번 연구가 코로나19 백신 개발에도 영향을 미칠 수 있을까.

▲ 현재 백신 개발은 D614G, 즉 돌연변이가 나오기 전 바이러스를 대상으로 진행되고 있다. 그러나 현재 진행 중인 백신도 돌연변이까지 잡을 수 있기 때문에 백신 개발에 미칠 영향은 크지 않다고 본다.

-- 돌연변이를 잡기 위한 별도의 백신이 필요하지 않을까.

▲ 독감 같은 인플루엔자의 경우 변이가 너무 많아 매년 백신 개발이 필요하다. 그러나 코로나19는 변이가 많지 않고, 특히 전염성이 강한 돌연변이는 D614G다. 변이전 바이러스를 잡는 백신이 이 D614G 바이러스에도 효과가 있다. 실제로 코로나19 항체가 생긴 사람들의 피를 구해 변이전 바이러스와 D614G 바이러스에 대해 실험했더니 거의 비슷한 결과를 얻었다.


-- 연구를 끝낸 소감은.

▲ 저와 함께 연구한 3~4명의 연구진이 실험실에서 밤낮으로 연구했다. 4월 중순부터 연구를 시작해 6월 초에 논문을 냈다. 이렇게 짧은 시간에 논문을 쓴 적이 없다. 그만큼 경쟁이 심해 그랬는데, 함께 고생한 연구진에게 너무 감사하다.

-- 코로나19가 여전히 확산하고 있다. 전문가로서 하고 싶은 말씀은.

▲ 이 바이러스와 같은 계열인 사스 바이러스가 18년 전 처음 출현했을 때는 7천700명밖에 감염되지 않았다. 이 때 10명 중 2명이 사망했고 나머지 8명은 굉장히 많이 아파 밖으로 돌아다니며 감염시킬 상황이 아니었다.

그러나 이번 바이러스는 대다수의 경우 많이 아프지 않아 이들이 돌아다니면서 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다는 특징이 있다. 감염을 잘 시킬 수 있는 조건을 갖추고 있다는 뜻이다. 백신이 개발될 때까지는 마스크를 착용하고 사회적 거리두기를 잘 준수하는 것이 본인의 건강은 물론 타인을 위해서도 필요하다.

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