(5분 읽기)
- 감염은 '탈출'돌연변이를 선호한다.
- 최근 변종은 '탈출'돌연변이 갖고 있다.
- 현재 변종의 주원인은 E484 돌연변이, 항체 혈정 효과를 10배 감소시켜

코로나 : 바이러스에서 탈출 돌연변이의 위협이 있을까?
새로운 바이러스 변종이 SARS-CoV-2의 적응 및 내성 발달에 대해 밝혀낸 것

코로나바이러스의 여러 돌연변이는 감염성 증가뿐만 아니라 우려를 낳고 있다.
이러한 변종 중 일부는 우리의 면역 반응에서 초기 ‘탈출’을 나타낼 수 있는 돌연변이를 가지고 있다. SARS-CoV-2가 가까운 미래에 새로운 백신에 면역이 될 수 있는지 여부는 아직 명확하지 않다. 결국, 4개의 감기 코로나바이러스 중 2개는 그러한 탈출 돌연변이를 더 자주 형성하는 것으로 보인다. 

▲ 대부분의 항체와 백신은 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 표적으로한다. © Emanresucamit / CC-by-sa 4.0

 
SARS-CoV-2는 코로나 유행병이 시작된 이래로 약간 변경됐다.
이러한 돌연변이 중 일부는 현재 전 세계적으로 지배적이며, 밍크에서 발생한 클러스터 5 돌연변이와 같은 다른 돌연변이는 다시 사라졌다.

대부분은 Covid-19 진행 과정의 감염성과 심각성에 거의 영향을 미치지 않았다.

집중된 돌연변이가 있는 새로운 변종

그러나 지난 몇 주 동안 의료 전문가들이 우려할만한 몇 가지 코로나바이러스 변종이 발견되었다. 여기에는 남아프리카에서 등장한 새로운 바이러스 계열인 영국 변종 B.1.1.7과 2021년 1월 브라질에서 발견된 변종이 포함된다.
공통점은, 몇 가지 돌연변이가 있으며 그중 일부는 분명히 바이러스의 감염성을 증가시킨다.

이러한 집중된 돌연변이는 또 다른 중요한 질문을 제기한다.
코로나바이러스가 소위 탈출 돌연변이를 개발할 위험이 얼마나 클까?
연구자들은 바이러스가 숙주의 면역 반응을 약화시킬 수 있는 ‘탈출 돌연변이’ 유전자 변화라고 부른다. 이것은 일반적으로 면역 체계의 항체와 방어 세포가 부착되는 바이러스 단백질 구조가 변할 때 발생한다.

이러한 돌연변이의 결과로 면역 보호 기능이 약해지거나 질병 후 또는 예방 접종 후 효과가 없을 수도 있다.

E484 돌연변이는 면역 반응을 약화시킨다.

시애틀에 있는 워싱턴 대학의 앨리슨 그리니(Allison Greaney)가 이끄는 연구원들은 최근에 이미 확인된 돌연변이 중 적어도 인간 면역 반응을 방해하는 돌연변이를 조사했다.
그들은 세포 배양을 사용해 회복된 Covid 19 환자의 혈청 항체의 결합에 다양한 돌연변이가 어떻게 영향을 미치는지, 이것이 코로나 바이러스를 중화시키는 데 어떤 의미가 있는지 테스트했다.

결과 :
"변이가 항체 결합 및 중화에 가장 큰 영향을 미치는 곳은 불행히도 E484 현재의 여러 코로나바이러스 변종이 돌연변이를 가지고 있는 곳"이라고 연구진은 보고했다.
이 E484 돌연변이는 바이러스의 수용체 결합 영역에 있으며 남아프리카 및 SARS-CoV-2의 브라질 돌연변이에 존재한다.
실험에서 이 돌연변이는 항체 혈청의 효과를 10배 감소시켰다.

Greaney와 그녀의 팀은 "남아프리카와 브라질에서 발생하는 이 E484K 돌연변이를 가진 변종은 일부 환자의 다 클론 혈청 항체에 대한 감수성을 상당히 감소시킬 것"이라고 설명했다.

...하지만 전부는 아니다
이것이 대유행 과정과 면역 보호에 어떤 의미가 있을까?
Greaney와 그녀의 동료들은 그들의 결과가 백신이나 SARS-CoV-2에 대한 우리의 자연 면역 반응이 이제 10배 덜 효과적이라는 것을 의미하지는 않는다고 강조한다.
대부분 사람은 바이러스 단백질의 한 부분에 대한 항체를 생산하는 것이 아니라 여러 다른 단백질에 대한 항체를 생산하기 때문이다.

항체 조성에도 개인차가 있다.
"여러 혈청 샘플의 중화 효과가 10배 감소했지만 E484 돌연변이의 영향을 거의 받지 않은 샘플도 일부 있었다"고 그들은 보고했다. 따라서 항체 개체군은 다른 사이트를 공격하여 바이러스를 차단할 수 있을만큼 다양했다.

감염은 탈출 돌연변이를 선호한다

결과는 코로나바이러스가 이미 우리 면역 체계에 대한 첫 번째 탈출 적응을 형성했음을 분명히 보여준다.
바이러스 학자들은 그러한 탈출 돌연변이가 주로 집단이 바이러스에 대해 적어도 부분적으로 면역화된 곳에서 발생한다고 가정한다.
왜냐하면 돌연변이가 우세하고 여전히 퍼질 수 있기 때문이다. 그런 다음 과학자들은 항원 드리프트 또는 항원 진화에 대해 이야기한다.

따라서 E484K 돌연변이가 주로 브라질과 남아프리카에서 발생하고 퍼진 것은 우연이 아닐 것이다. SARS-CoV-2가 그곳, 특히 빈민가에서 만연하기 때문에 인구의 감염 정도는 때때로 40~50%다.
“이러한 조건에서 선택 압력은 이러한 면역에도 불구하고 확산될 수 있는 바이러스 돌연변이를 선호한다”고 Oxford University의 앤드류 폴래드(Andrew Pollard)가 전문 잡지 BMJ에서 설명했다.

이것은 또한 브라질의 재감염에 대한 보고에서도 확인된다.
분명히 일부 사람들은 이전에 감염된 것으로 보이는 신종 코로나바이러스 돌연변이에 이미 감염된 것으로 보인다.

감기 코로나바이러스가 우리에게 말하는 것

SARS-CoV-2가 곧 훨씬 더 효과적인 탈출 돌연변이를 개발할 위험이 얼마나 클까?
시애틀에있는 Fred Hutchinson Cancer Research Center의 캐스린 키스틀러(Kathryn Kistler)와 트레버 베드포드(Trevor Bedford)는 알려진 네 가지 감기 코로나바이러스를 조사해 알아 내고자 했다.
이 바이러스 (OC43, 229E, NL63 및 HKU1)는 수십 년 동안 인류에 존재해 왔다.

연구진은 "이들 코로나바이러스 중 일부는 사람을 여러 번 감염시킬 수 있지만 이것이 항원 적응으로 인해 어느 정도까지 발생했는지는 확실하지 않다"라고 설명한다.
“우리는 이러한 SARS-CoV-2 관련 코로나바이러스가 우리의 면역 체계에 대한 적응을 발전시켰는지 조사하고 싶었다.”
이를 위해 그들은 50년 이상 동안 생성된 4가지 감기 코로나바이러스의 수백 개의 유전적 서열을 비교했다.

4명 중 2명에서 항원 적응

Kistler와 Bedford는 “코로나바이러스가 항원 드리프트를 거치면 스파이크 단백질, 특히이 단백질의 S1 도메인에서 돌연변이가 적응하는 것을 확인해야 한다”고 설명했다.
실제로 이것은 네 가지 감기 바이러스 중 두 가지인 SARS-CoV-2와 더 밀접한 관련이 있는 베타 코로나바이러스 OC43과 알파 코로나바이러스 229E의 경우다. 

그들은 매년 평균 0.3~0.5개의 단일 돌연변이를 발생시켰는데, 이는 일부 인플루엔자 바이러스의 절반 정도다. 

▲ OC43 유형의 감기 ​​코로나 바이러스. © CDC / Erskine Palmer

연구원들은 감기 바이러스 NBL63에서 항원 드리프트의 증거를 발견하지 못했다.
SARS-CoV-2와 더 밀접한 관련이있는 베타 코로나바이러스 HKU1의 경우 결과가 결정적이지 않았다. 지금까지 사용 가능한 데이터가 너무 적은 이유도 있다. 

과학자들은 “HKU1의 보다 완전한 유전 시계열이 결과를 바꿀 가능성이 있다”고 말했다. "우리는 이제 계절성 코로나바이러스 4개 중 2개 이상이 스파이크 단백질에 대한 적응을 개발했다는 ​​증거를 얻었다."

SARS-CoV-2?

이것이 SARS-CoV-2에 대해 무엇을 의미할까?
인간에게 이미 순환하고 있는 코로나바이러스 중 적어도 일부는 상대적으로 빠르게 탈출 돌연변이를 일으킨다는 것이 분명해 보인다. 그것이 우리가 인생에서 여러 번 이러한 바이러스에 감염되어 감기에 걸릴 수있는 이유이기도 하다.
이 항원 드리프트는 HKU1에서 아직 명확하게 입증되지 않았기 때문에 모든 알파 코로나바이러스 (따라서 SARS-CoV-2)가 이 능력을 가질 수 있는지 여부는 당분간 열려 있다.

Kistler와 Bedford는 "하지만 SARS-CoV-2가 밀접하게 관련된 OC43과 유사한 방식으로 개발되면 Covid-19에 대한 백신이 독감 백신과 유사하게 더 자주 적용되어야 할 수 있다"고 말했다.
(BioRxiv Preprint, 2021; doi : 10.1101 / 2020.12.31.425021; eLife, 2021; doi : 10.7554 / eLife.64509)

출처 : BMJ, Science, BioRxiV, MedRxiV, eLife

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]