致命率 낮추며 傳播力 높이는 ‘코로나의 逆襲’[世上 바꾸는 科學/김응빈]

東亞日報
入力 2022年 7月 18日 03時 00分

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微生物學者가 본 바이러스 生存法

15일 서울 동대문구의 코로나19 선별진료소에서 검사를 기다리고 있는 시민들과 의료진의 모습. 오미크론의 하위 변이인
‘BA.5’가 유행하면서 17일 0시 기준 신규 확진자가 4만342명으로 집계돼 1주일 전보다 1.98배 증가하며 코로나19
재유행 경고등이 켜졌다. 뉴스1 — 15日 서울 동대문구의 코로나19 選別診療所에서 檢査를 기다리고 있는 市民들과 醫療陣의 모습. 오미크론의 下位變異인 ‘BA.5’가 流行하면서 17日 0時基準新規確診者가 4萬342名으로 集計돼 1週日前보다 1.98倍增加하며 코로나19 再流行警告燈이 켜졌다. 뉴스1

2021年 11月에 登場한 코로나19 ‘오미크론 變異’는 높은 傳播力과 免疫回避力을 誇示하며 앞선 變異體(알파, 베타, 감마, 델타)들을 제치고 以內優勢種이 되었다. 以後連이어 下位變異 바이러스를 쏟아내더니 及其也一名 ‘켄타우로스’(BA.2.75)라는 한層强力한 골칫거리를 만들어냈다. 아직 傳播力과 치明度가 明確히 밝혀지지는 않았지만 世界保健機構(WHO)는 이를 ‘準憂慮變異’로 上向해 銳意注視하고 있다.

事實 바이러스 自體가 生物學의 難題이자 수수께끼다. 傳統的으로 바이러스를 ‘生物과 無生物 사이에 있는 感染性物質’이라 定義하지만, 그것이 生物인지 아닌지는 如前히 論爭거리다. 生物學敎科書에서 生命體를 規定하는 基準에 따르면, 分明 바이러스는 生物이라 말하기 어렵다. 무엇보다 細胞形態도 갖추지 못했고, 살아있는 生命體(宿主) 밖에서는 非活性粒子에 不過하다. 그러나 適當한 宿主를 만나는 瞬間生命을 얻은 듯 行動한다.

오미크론의 하위 변이인 ‘BA.5’에 이어 스텔스 오미크론의 하위 변이인 ‘BA.2.75’의 국내 유입이 최근 확인됐다. 위쪽
그래픽은 해당 변이의 이미지를 표현한 것. 국내 1호 코로나 백신인 SK바이오사이언스의 스카이코비원(아래 사진)은 현재 오미크론
변이에 대해서도 예방 효과가 있는지 검증하고 있다. 동아일보DB·SK바이오사이언스 제공 — 오미크론의 下位變異인 ‘BA.5’에 이어 스텔스 오미크론의 下位變異인 ‘BA.2.75’의 國內流入이 最近確認됐다. 위쪽 그래픽은 該當變異의 이미지를 表現한 것. 國內 1號 코로나 백신인 SK바이오사이언스의 스카이코비원(아래 寫眞)은 現在 오미크론 變異에 對해서도 豫防效果가 있는지 檢證하고 있다. 東亞日報DB·SK바이오사이언스 提供

바이러스는 構造도 單純하고 크기도 매우 작다. 平均 지름 100μm(0.1mm) 정도인 人間細胞를 野球場에 比喩하면, 大腸菌은 投手 마운드 程度 크기이고, 普通 바이러스는 野球공만 하다. 바이러스의 構造를 보면 蛋白質 껍데기 속에 遺傳物質로 DNA와 RNA 가운데 한 가지만 들어 있는 게 全部다. 普通感染했던 宿主의 細胞膜에서 由來하는 外膜에는 蛋白質突起가 여러 個 박혀 있다.

이렇듯 生命體의 未完成彫刻처럼 보이는 바이러스는 宿主侵入으로 그 나름의 ‘生(生)’을 열어간다. 普通 바이러스의 人體侵入은 外膜에 있는 突起가 細胞膜에 있는 特定蛋白質과 結合하는 것으로 始作된다. 우리 細胞가 侵入者에게 通路를 提供하는 셈이다. 細胞 안으로 들어온 바이러스는 宿主細胞의 生命體系를 强奪하여 增殖한다. 말하자면, 細胞를 바이러스 生産工場으로 바꾸어 自己遺傳物質과 蛋白質 껍데기를 各其 따로 量産한 다음, 이들을 組立하여 바이러스 粒子를 完成한다. 그리고 이 過程에서 바이러스는 豫期치 못한 變化, ‘突然變異’를 겪는다.

突然變異란 말 그대로 突然히(偶然히) 遺傳子에 생기는 邊夷다. 모든 細胞는 分裂에 앞서 다음 世代에게 물려줄 모든 遺傳子를 複製한다. 그 基本原理는 原本을 보면서 컴퓨터 字板을 두드려 寫本을 만드는 것과 같은데, 이 過程에서 必然的으로 突然變異가 發生한다. 제아무리 뛰어난 打字手라도 全혀 誤打가 없을 수 없듯이, 遺傳子를 複製하는 酵素도 아주 드물게 失手를 犯하기 때문이다. 따라서 宿主細胞의 酵素에 依存하는 바이러스 遺傳子亦是例外가 될 수 없다. 더욱이 暴發的으로 增殖하다 보니, 비록 그 發生率自體는 낮아도 突然變異를 지닌 바이러스가 늘어나는 背景이 된다.

問題는 코로나19 바이러스에서는 이런 突然變異가 다른 바이러스와 比較해 相對的으로 頻繁하게 나타난다는 것이다. 遺傳物質로 DNA가 아니라 RNA를 가지고 있는 까닭에 코로나19 바이러스는 自體酵素로 遺傳子複製를 進行한다. 그런데 DNA 複製酵素와는 달리 RNA 複製酵素에는 ‘矯正機能’이 없다. 他者를 칠 때 ‘誤打’를 濫發하는 狀況이 빚어지는 것이다. 이 서툰 遺傳子複製能力이 結果的으로 突然變異量産으로 이어지면서, 코로나가 잡힐 듯 잡히지 않는 狀況이 이어지고 있다.

코로나 變異들은 擴散性은 剛하지만 比較的致命率은 弱한 特性을 가진 것으로 把握되고 있다. 하지만 바이러스의 立場에서 보자면, 이렇게 病原性을 弱化하는 突然變異가 유리한 側面도 있다. 宿主(人間)를 感染卽時 몸져눕게 하거나 죽게 만들면 그만큼 他人에게 電波시킬 수 있는 機會가 줄어든다. 反面症狀이 가벼운 境遇에는 感染된 宿主가 日常活動을 그대로 持續하기 때문에 훨씬 더 많은 宿主에게로 퍼져나갈 수 있는 機會를 얻게 된다. 特히 潛伏期에도 다른 宿主로 옮겨 갈 수 있다면 바이러스에게는 그야말로 錦上添花다. 더 나아가 끊임없는 突然變異의 소용돌이 속에서 構造가 다른 受容體에 들어맞는 突起가 생겨나기도 한다. 宿主의 細胞에 더욱 쉽게 浸透할 수 있는 潛在力을 保有하게 된다는 말이다.

現在科學技術로 突然變異에 依한 變異 바이러스의 出現自體를 막을 수는 없다. 하지만 이들에게는 致命的인 아킬레스腱이 있다. 宿主 없이는 脈을 못 추는 ‘絶對寄生體’라는 事實이다. 卽, 宿主 밖으로 나온 바이러스는 일정한 時間內에 새로운 宿主를 만나야 生을 持續할 있다. 새 宿主에 다가가지 못한 바이러스 粒子는 破壞돼 죽음을 맞는다. 結局各種變異가 끊이질 않는 바이러스에 맞서는 最善策 가운데 하나는 이들의 ‘宿主 갈아타기’를 막는 것이다. 코로나에 對應하는 백신이나 治療劑開發 못지않게 마스크 着用과 ‘距離 두기’가 重要한 理由다.

最近 20餘年間發生頻度가 增加한 感染病을 總稱하는 ‘出現性感染疾病(emerging infectious disease)’이란 말 自體에는 ‘新種’이라는 뜻은 없다. 大部分은 이미 알려진 病原性微生物이 갑자기 再猖獗하거나 새로운 地域으로 傳播되어 發生하는 境遇가 많다. 아주 오래前부터 自然의 한 귀퉁이에서 있는 듯 없는 듯 지내던 이런저런 바이러스들이 갑자기 競爭이라도 하듯 번갈아 몰려오면서 ‘新種感染病’이란 말을 日常語로 만들다시피 하고 있다.

問題는 環境破壞로 인해 그동안 잠잠히 있던 바이러스와 人間이 만날 確率이 높아지고, 人口移動이 頻繁해지면서 바이러스가 擴散될 可能性이 높아졌다는 것이다. 게다가 바이러스는 生存을 위해 빠르게 變異에 變異를 만들고 있지만 人間의 對應速度는 그에 미치지 못하고 있는 것이 現實이다. 人間과 바이러스의 生存競爭은 쉽게 끝낼 수 없는 긴긴 長期戰이 될 수밖에 없다.

김응빈 延世大 시스템生物學科敎授

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