 ▲ (좌) 한국인 바이러스 학자 최혜련(Hyeryun, Choe) 박사와 마이클 파르잔(Michael Farzan) 박사 부부/ (우) 코로나19 바이러스 스파이크 단백질 © 브레이크뉴스 |
코로나19 바이러스 변이에 대한 심상치 않은 보고들이 이어지고 있다. 최근 우리나라에서 발생하는 감염과 세계적 감염 형태는 아미노산 글리신(D614G)으로 변이된 G형이다. 이와 같은 변이된 바이러스가 강력한 전파력을 가졌다는 보고가 이어지면서 기존의 2m~4m에 이르는 비말(침방울) 감염을 넘어 공기 중 감염을 뜻하는 에어로졸 감염에 대한 우려가 커지고 있다.
이는 세계보건기구가 지난 9일(현지 시간) 발표한 코로나19 예방수칙 수정내용에서 확인된다. 세계보건기구는 코로나19에 오염된 표면의 직·간접 접촉과 기침이나 재채기 같은 비말(침방울)이 주요 감염 경로라는 기존의 예방 수칙을 유지하면서도 다음과 같은 내용을 추가하여 수정 발표하였다. (합창 연습과 식당 또는 피트니스 활동과 같은 사람이 붐비는 혼잡한 실내 공간에서의 일부 발병 보고는 공기 감염(에어로졸) 가능성을 시사한다)는 것이다. 이어 (특히 환기되지 않은 실내 장소에서 감염자와 함께하면 근거리 공기 감염 가능성이 있다)는 것이다.
이는 그동안 꾸준하게 제기되어온 내용으로 최근 세계 32개국 학자 239명이 지난 8일 세계보건기구에 보낸 공개서한에서 공기 중 인체 감염을 유발할 수 있음으로 예방수칙 수정을 요구한 결과이다. 이어 공개서한에서 제기한 증상과 무증상 감염자 전파에 대해서도 세계보건기구는 (사람은 증상이 있을 때와 증상이 없을 때 모두 바이러스 전파가 가능하다)고 수정하였다.
이와 같은 내용에서 주목되는 과학자가 미국 생의학연구소 스크립스 연구소에서 근무하는 한국인 바이러스학자 최혜련(Hyeryun, Choe) 박사이다. 미국 캘리포니아에 소재한 스크립스 연구소는 세계에서 가장 큰 민간 생의학연구소이다. 스크립스연구소는 지난 2009년 우리나라 강원도 춘천에도 (스크립스 코리아 항체연구소)를 설립하여 항체 신약 개발에 주력하고 있다.
최혜련 박사는 서울 대학교에서 식품영양학과 대학원에서 미생물학을 전공하고 펜실베이니아 주립대에서 미생물학, 생화학 및 분자 생물학 박사를 취득하였다. 이후 하버드 의과대학 소아과 교수를 거쳐 2012년 스크립스연구소로 옮겨 면역학&미생물학 교수로 재직 중이다.
최혜련 박사는 미국 국립보건원 지원으로 동료 교수이며 부군인 마이클 파르잔(Michael Farzan) 박사와 함께 프로젝트를 구성하여 미국 국립생물공학정보센터의 염기서열 데이터베이스 젠뱅크-GenBank를 통하여 연구를 수행하였다. 이는 지난해 12월 중국 우한에서 발생한 코로나19 이후 아시아 각국과 유럽과 미주에 전파되는 속도의 괴리를 추적하면서 시작된 연구였다.
이와 같은 연구 이전에 선행된 연구가 있었다. 지난 4월 30일 학술논문 사전공개 사이트인 바이오아카이브(BioRxiv)에 등재된 미국의 로스알라모스 국립 연구소의 "HIV 시퀀스데이터베이스 팀"의 연구였다. 에이즈 병원체인 인간면역결핍바이러스(HIV)의 유전자 서열과 면역 항원에 관한 연구로 잘 알려진 "HIV 시퀀스데이터베이스 팀"이 게재한 논문 (코로나19 스파이크 단백질 변이는 강한 전파력이 나타날 수 있다-Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2) 에서 코로나19 바이러스 단백질 스파이크(S)에 대한 연구를 통한 변이종 (D614G)에 대한 내용이 공개되었다.
이와 같은 로스알라모스 국립 연구소의 연구는 코로나19에 대한 심각한 상황을 인식하여 미국 듀크대학과 영국 셰필드대학교 연구팀이 개발하는 백신 프로젝트의 공동연구였다. 이에 기존의 업무를 접어두고 슈퍼컴으로 코로나바이러스의 변이를 실시간으로 추적할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 이와 같은 과정에서 바이러스의 스파이크 단백질(S)의 변이에 연구를 집중하였다. 이는 이러한 변이가 개발 중인 백신과 치료제의 성공을 가름하는 중요한 문제이기 때문이다.
연구팀은 크고 작은 14개의 변이를 확인하였다. 이어 이와 같은 변이가 시간이 지나면서 지정학적으로 구조적인 변이의 흐름이 나타나는 계통수phylogenetic tree의 흐름을 가지고 있음을 파악한 것이다. 이에 연구팀은 이와 같은 각각의 변이를 어떤 세포에 유전자를 도입하여 형질 전환된 세포를 선택할 때에 유전자 서열정보에 기초하여 생성 기능을 가진 세포가 생존하는 선택 조건인 양성 선택(positive selection)을 바탕으로 이를 검증하였다. 이와 같은 논문에서 스파이크 단백질 변이 형태 (D614G)가 최초로 파악된 것이다.
이와 같은 연구가 이루어진 미국 뉴멕시코주에 소재한 미국 에너지부 산하 국립 연구소인 로스알라모스 국립 연구소는 인류 최초로 핵폭탄을 개발한 맨해튼 계획이 이루어져 일본에 최초로 투하된 역사를 품고 있다.
이와 같은 연구 이후 미국 스크립스 연구소 바이러스학자 한국인 최혜련 박사가 이끄는 연구팀이 스파이크 단백질 변이 형태 (D614G)에 대한 인체 침투 과정과 그 특성을 최초로 상세하게 분석한 것이다. 최혜련 박사 팀은 연구에서 이와 같은 변이 (D614G)가 기존의 바이러스에 비하여 10배의 전파력을 가질 수 있다는 주장을 논문 (코로나19 스파이크 단백질은 S1 배출을 억제하는 대신 감염률을 증가시킨다-ARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity) 에 발표하여 세계의 주목을 받았다. 이와 같은 10배의 주장은 아직 현실로 나타나지는 않았지만, 강한 전파력에 대한 긍정적인 보고가 이어지고 있다.
특히 지난 2월까지는 아미노산 글리신(D614G)으로 변이된 바이러스가 발견되지 않았으나 3월부터 (D614G)로 변이된 바이러스가 검사되었으며 이후 5월에 진단된 감염의 70%가 (D614G)로 변이된 바이러스임을 확인하였다. 이와 같은 배경이 바이러스의 인체 침투에 유리한 구조로 변이된 과정에 관한 연구와 함께 변이 바이러스가 세포 증식능력이 뛰어난 사실에 관한 연구는 세계에서 인정하고 있다.
이와 같은 배경에는 함께 연구한 동료 교수이며 부군인 마이클 파르잔 박사가 주목된다. 이는 마이클 파르잔 박사가 하버드 의과대학 면역학 박사 출신으로 지난 2002년 하버드 의대 조교수 재직 중에 세계를 덮친 사스 바이러스의 인체 침투 과정을 명쾌하게 규명하여 세계적인 주목을 받았던 사실이다. 코로나19 바이러스의 인체 침투 과정이 사스바이러스와 유사한 사실에서 더욱더 깊은 연구가 가능하였다.
가장 우려되는 공기 감염(에어로졸)까지 현실로 다가온 코로나19 재난은 세계보건기구가 오늘 화상 브리핑에서 발표하였듯이 영원히 사라지지 않는 인류의 풍토병으로 존재할 수 있다는 발언이 무겁게 다가온다. 그러나 인류는 무한한 절망의 난관을 지혜로 극복하여온 역사를 우리에게 물려주었다. 자랑스러운 한국인 바이러스학자 최혜련 박사를 비롯한 유능한 한국학자들의 지혜가 바탕이 되어 세상에 드리운 재난의 어둠을 걷어내기를 기원하며 치열하게 전개되고 있는 코로나19 백신과 치료제 개발에 관한 이야기를 이어가도록 한다. artwww@nsver.com
필자: 이일영
한국미술센터 관장. 칼럼니스트. 시인.
