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- H5N1 바이러스는 해양 포유류와 젖소도 감염시켜, 젖소의 경우 일부 사람에게 전파
- 현재의 H5N1 하위 유형 2.3.4.4b가 인간에 적응한 인플루엔자 바이러스 H1N1 및 H3N2와 유전자를 교환할 수 있음을 확인
- 지금까지 인간 독감 바이러스와의 유전자 교환 흔적은 발견되지 않았다.

조류인플루엔자 H5N1: 유전자 재조합으로 인한 위험이 다가오고 있는가?

우리에게도 팬데믹의 위험이 있을까? 현재 공격적인 조류인플루엔자 바이러스 H5N1은 주로 조류에 감염되지만, 인간 독감 바이러스와의 유전자 교환을 통해 이 상황이 바뀌일 수 있다. 연구진은 이러한 인플루엔자 바이러스의 재조합 위험성이 얼마나 큰지 실험실에서 조사했다. 그 결과, H5N1이 인간에게 병원성을 미치는 독감 바이러스의 유전자 부위를 획득하면 바이러스에 유리하게 작용하는 것으로 나타났다. 하지만 이러한 재조합은 테스트에서 매우 드물게 발생했다. 

▲ 특히 공격적인 조류 인플루엔자 바이러스 H5N1 변종이 현재 전 세계적으로 확산되고 있다. 이 인플루엔자 바이러스가 인간 병원성 인플루엔자 바이러스와의 접촉을 통해 인간에게 적응할 수 있을까? · 사진: © CDC/ NIAID

많은 대형 팬데믹은 동물계에서 기원했다. 팬데믹을 일으키는 바이러스들은 원래 동물의 숙주에서 진화한 후 인간으로 종 간 장벽을 넘어왔다. 이는 우발적인 돌연변이나, 동물 바이러스가 인간에게 병원성을 가진 가까운 친척 Erreger(병원체)와 유전물질을 교환하는 '재조합'을 통해 일어날 수 있다. 가장 치명적인 인플루엔자 팬데믹 중 일부도 이러한 방식으로 발생했다. 대부분 조류인플루엔자 바이러스가 포유류나 인간에게 이미 존재하는 인플루엔자 바이러스와 유전자를 교환한 경우였다.

이 때문에 감염병 전문가들은 현재 전 세계적으로 확산 중인 조류인플루엔자 바이러스 H5N1을 우려 섞인 눈으로 바라보고 있다. 이 인플루엔자 바이러스의 공격적인 하위 유형인 2.3.4.4b 감염은 조류에게 거의 항상 치명적이며, 이미 수백만 마리의 야생조류와 가금류가 이 조류독감으로 목숨을 잃었다. 그러나 피해를 보는 것은 조류뿐만이 아니다. H5N1 바이러스는 해양 포유류와 젖소도 감염시키고 있으며, 젖소의 경우 이 병원체를 일부 사람에게 전파하기도 했다(다행히 지금까지는 심각한 결과로 이어지지 않았다).

이중 감염이 H5N1을 우리에게도 위험하게 만들 수 있을까?

그 이유는 지금까지 H5N1 조류독감이 인간 세포에서 효율적으로 증식하고 사람 간에 전파되는 데 필요한 생화학적 도구를 갖추지 못했기 때문이다. 하지만 조류독감 병원체가 인간이나 다른 포유류 체내에서 이미 우리 세포와 면역체계에 적응한 인플루엔자 바이러스와 마주친다면 이 상황은 달라질 수 있다. 프라이부르크 대학병원의 야콥 안케르홀트(Jakob Ankerhold)와 연구팀은 "계절성 독감의 인간 인플루엔자 바이러스와 함께 순환하면서 유전자 교환의 기회가 생길 수 있다"고 설명했다.

현재의 조류독감 병원체로 인한 위험을 조사하기 위해, 안케르홀트와 연구진은 공격적인 H5N1 인플루엔자 하위 유형 2.3.4.4b의 두 가지 변종을 실험실로 가져와 특별한 안전 조치 하에 재조합 잠재력을 연구했다. 연구진은 인간 세포 배양체에 H5N1 바이러스를 감염시키는 동시에, 인간에게 적응한 두 가지 계절성 독감 바이러스 중 하나를 함께 감염시켰다. 연구팀은 "이 인간 인플루엔자 바이러스들은 H1N1 및 H3N2 계통의 초기 대표체로, 그 후손들이 오늘날에도 여전히 우리 인간 사이에서 순환하고 있다"고 설명했다.

재조합 가능함 – 그러나 희귀함

결과는 다음과 같았다. 연구진은 "현재의 H5N1 하위 유형 2.3.4.4b가 인간에 적응한 인플루엔자 바이러스 H1N1 및 H3N2와 유전자를 교환할 수 있음을 확인했다"고 보고했다. 그러나 이러한 유전자 재조합은 드물게 일어난다. 혼합 감염 후 분석한 총 2,698개의 H5N1 바이러스 중 단 20개만이 인간 병원성 친척의 유전물질 성분을 포함하고 있었으며, 이는 약 0.7%에 불과하다.

하지만 드물다는 것이 '결코 일어나지 않는다'는 뜻은 아니다. 조류독감 바이러스와 인간독감 바이러스 간에 확인된 유전자 교환 사례는 이 병원체들이 기본적으로 유전적 호환성을 가지고 있음을 증명한다. 게다가 20건의 재조합 중 13건에서 H5N1 바이러스는 중요한 바이러스 단백질에 대한 제조 정보를 획득했다. 이 리보핵단백질(Ribonucleoprotein)은 바이러스 중합효소(Polymerase)의 기능을 제어하며, 이 효소 없이는 인플루엔자 바이러스가 우리 세포 안에서 증식할 수 없다.

유전자 교환이 바이러스 효소의 활성을 높이다

이러한 단백질 변종의 획득이 H5N1의 감염성에 어떠한 영향을 미치는지 안케르홀트와 연구진은 추가 세포 배양 실험에서 테스트했다. 그 결과, "두 개의 원래 H5N1 중합효소 복합체는 인간 세포에서 인간 병원성 변종에 비해 더 낮은 활성을 보였다"고 연구팀은 보고했다. "그러나 H5N1 복합체가 인간 독감 바이러스의 하위 단위를 인수했을 때, H5N1 중합효소 활성이 상당 수준 증가했다."

이는 H5N1이 인간 병원성 독감 바이러스의 유전자를 인수할 경우 분명히 바이러스에 도움을 준다는 것을 의미한다. 그렇게 되면 조류독감 바이러스가 이전보다 인간 체내에서 더 잘 증식할 수 있게 될 가능성이 있다. 그러나 연구진은 이러한 재조합이 일어날 확률을 지금까지는 다소 낮은 것으로 평가하고 있다. 프라이부르크 대학병원의 수석 저자인 케빈 치민스키(Kevin Ciminski)는 "우리의 결과는 의도적인 실험실 조건에서도 조사된 조류독감 바이러스에서 이러한 교환이 희귀하게 일어난다는 것을 보여준다"고 말했다.

자연적인 억제 요인이 작용하는 것일까?

안케르홀트와 그의 동료들에 따르면, 이는 아직 밝혀지지 않은 생물학적 요인이 이러한 유전자 재조합을 억제하고 있음을 시사할 수 있다. 실제로 감염된 조류나 젖소에서 추출한 H5N1 바이러스를 분석한 결과, 지금까지 인간 독감 바이러스와의 유전자 교환 흔적은 발견되지 않았다. 이는 표본 조사에 불과했다. 따라서 자연 조건에서 이러한 유전물질 교환이 얼마나 자주 발생하는지는 아직 밝혀지지 않은 과제로 남아 있다.
출처: Jakob Ankerhold (Universitätsklinikum Freiburg) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; doi: 10.1073/pnas.2631654123

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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