더욱 강해진 코로나19 변이 바이러스, 변이가 일어나는 이유와 변이 바이러스의 종류

최근 들어 코로나19 변이 바이러스의 확진자가 급격하게 늘어나고 있습니다. 기존의 코로나19는 백신을 통해 제어를 하고 있으나, 신종 변이 바이러스의 발생으로 확진자의 급격한 증가와 사회적 거리두기의 강화로 많은 사람들의 피로가 누적되고 있습니다. 오늘은 바이러스의 변종이 생기는 이유에 재해 포스팅해보고자 합니다. 적을 알고 나를 알아야 승리할 수 있듯이 바이러스의 생태에 대해 알아보도록 하겠습니다.

코로나 바이러스

바이러스란?

바이러스는 20~400nm(나노미터, 10억분의 1m) 크기의 작은 전염성 병원체입니다.
바이러스는 핵산의 종류에 따라 크게 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 나뉩니다. 바이러스의 유전 정보가 담긴 핵산(DNA 또는 RNA)과 이를 감싸고 있는 단백질 막으로 구성된 단순한 생물입니다.
DNA 바이러스 : 유전자 가닥 두 줄이 밧줄과 같은 이중 나선 구조로 꼬여 있음
RNA 바이러스 : 유전자 가닥이 단선 가닥의 구조로 되어 있음

DNA/RNA 바이러스

바이러스의 생존 방식과 변이가 발생하는 이유

바이러스는 스스로 물질 대사가 불가능해 반드시 살아 있는 세포에 기생해야만 하기에 동물이나 사람과 같은 숙주가 없다면 바이러스는 사멸하게 됩니다. 이 때문에 숙주의 성질에 맞게 자신의 능력을 바꾸는 기능이 발달했습니다. 또한 바이러스는 크기가 매우 작아 자신의 유전자를 보호하는 기능이 떨어져 숙주의 유전자와 잘 섞여야 하며 복제를 해야만 합니다. 이런 불안정함 때문에 복제하는 과정에서 오작동이 일어나 돌연변이 바이러스의 발생은 자연스러운 현상이며 진화의 한 과정이라고 합니다.
DNA 바이러스에 비해 RNA 바이러스에서 변이 바이러스가 활발히 만들어 집니다. 코로나19 바이러스는 RNA 바이러스에 해당되기에, 태생적으로 변이가 많이 발생하는 구조입니다. 
물론 복제 과정에서 삐끗해 돌연변이가 나오더라도 모두 변이 바이러스로 증식하는 것은 아닙니다. 돌연변이 바이러스는 대부분 환경 적응에 실패해 사멸합니다. 신의철 KAIST 의과학대학원 교수님은 "바이러스는 자손을 만드는 기계라고 생각하면 된다"며 "기계를 잘 모르는 사람이 마음대로 만지면 망가지듯 임의로 나온 바이러스 돌연변이도 후손으로 잘 이어지지 않는다"라고 설명하고 있습니다. 그런데 다윈의 진화론에 나오는 적자생존 원리에 따라 환경에 적응해 살아남은 돌연변이가 변이 바이러스로 증식하게 됩니다. 신 교수님은 "바이러스에 이득이 되는 돌연변이는 크게 2가지"라며 "바이러스를 공격하는 항체나 면역에 대한 대응력이 더 좋아지거나 면역과 상관없이 바이러스 자체의 복제 효율이 좋아지는 경우"라고 설명하고 있습니다. 이처럼 변이 바이러스의 시작은 복제 과정에서 발생한 실수에서 촉발된 측면이 큽니다. 환경에 적응하는 진화 과정을 거친다는 점에서 바이러스 변이는 인류에게는 공포의 대상이지만 바이러스 입장에선 '진화'로 볼 수 있습니다.

돌연변이 바이러스

코로나19 변이 바이러스

코로나19 바이러스는 표면에 있는 돌기인 스파이크 단백질을 우리 세포에 있는 ACE2라는 수용체와 결합해 우리 몸으로 침투합니다. 백신과 치료제는 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질 유전자 배열을 기반으로 만들어져 ACE2 수용체 대신 바이러스와 결합해 바이러스 침투를 무력화시킵니다. 다시 말해 스파이크 단백질 유전자 배열이 ACE2 수용체와는 더 결합이 잘 되게, 백신이나 치료제와는 결합이 잘 안 되게 변이가 일어나면 최악의 상황이 되는 것입니다.
이런 전염성과 백신 저항성을 기준으로 WHO(세계보건기구)는 변이 바이러스를 VOI(관심 변이 바이러스, Variant Of Interest), VOC(우려 변이 바이러스, Variant Of Concern) 등 두 단계로 나누고 있으며, CDC는 VOI, VOC 그리고 VHC(고위험 변이 바이러스, Variant of High Consequence) 등 세 단계로 나누고 있습니다.

관심 변이 바이러스(VOI)

WHO가 VOI 등급으로 매긴 코로나19 변이 바이러스는 6종입니다. VOI 등급은 세계 공중보건에 위협이 될 수 있어 관심을 가지고 봐야 하는 단계입니다.

• B.1525 : 지난해 12월 영국과 나이지리아에서 처음 발견됐습니다. 영국발 변이 바이러스에서 단백질이 추가 변이 된 바이러스로, 발견되자마자 빠른 속도로 19개국으로 확산됐습니다. E484K라 불리는 스파이크 단백질 변이가 있어 기존 영국발 변이 바이러스보다 전염성이 더 크고, 면역반응은 더 저하시킬 수 있다는 분석이 있습니다. E484K 변이는 스파이크 단백질 아미노산 배열의 484번째가 글루타메이트(E)에서 리신(K)으로 바뀐 것입니다.
• B.1427/1429 : 미국 캘리포니아에서 처음 발견된 변종들로 빠른 전염성을 보입니다. 캘리포니아 대학 연구팀이 캘리포니아 전역에서 코로나19 바이러스 확진자를 대상으로 추적한 결과, B.1427/B.1429 변이 바이러스는 지난해 9월보다 4개월 만에 두 배의 확진자가 나타났다고 분석했습니다. 이는 스파이크 단백질의 452번째 아미노산인 루이신(L)이 알지닌(R)으로 변한 돌연변이인 L452R 변이 때문으로 추정됩니다.
• P.2 : 지난해 브라질에서 처음 발견된 변이 바이러스로, E484K 돌연변이가 있어 혹여 세계적으로 퍼지진 않을지, 다른 변이를 일으키진 않을지 걱정을 모았습니다. 브라질 내에선 유행이 됐지만, 다행히 세계적으로 확산되진 않았습니다.
• P.3/B.1.616 : P.3 변이 바이러스는 일본과 필리핀에서, B.1.616 변이 바이러스는 프랑스에서 처음 발견됐습니다. 두 바이러스 모두 각 국가에선 빠른 전파속도로 우려를 샀지만, 세계적으로 확산되진 않았습니다.

우려 변이 바이러스(VOC)

VOC는 VOI보다 훨씬 전파된 국가가 많거나 전파속도가 빠르거나, 백신 효과를 반감시키거나, 확진됐을 때 나타나는 증상이 더 심각한 바이러스 그룹입니다.

• B.1.1.7(알파 변이) : 남아프리카공화국에서 처음 발견된 변이 바이러스로, 면역 반응을 저하하는 것으로 알려진 E484K 돌연변이와 전파속도를 높이는 N501Y 돌연변이 둘 다 가지고 있습니다. 백신을 맞거나, 코로나19에 걸렸다 나은 사람도 감염될 수 있는 것으로 알려진 데다, 지난해 10월 남아프리카 공화국 확진자의 11%에서 12월 87%를 차지할 정도로 빠른 전파속도를 보이면서 위험성이 주목받았습니다. 백신의 효과를 줄이긴 하지만, 아예 무력화하진 않고, 질환의 증상도 심화시키지 않는 것으로 관찰되고 있습니다.
• P.1 : 브라질에서 나타난 변이 바이러스로 B.1.351와 비슷한 양상을 보입니다. E484K와 N501Y 돌연변이가 있어, 백신의 효과를 줄이고 전파속도도 빠릅니다. 페루, 우루과이, 콜롬비아, 아르헨티나 등 남아메리카 곳곳으로 확산하며, 주춤하던 코로나19 확산세가 다시 가팔라지고 있습니다.

B.1617(B.1617.1 : 카파 변이, B.1617.2 : 델타변이) : 최근 코로나19로 쑥대밭이 된 인도에서 발발한 변이 바이러스로 위험성이 점점 부각되고 있습니다. 처음에는 WHO에서 VOI로 지정했지만, 최소 49개국으로 확산된 후 지난 10일 VOC로 격상됐습니다. 영국 정부에 코로나19 대응을 조언하는 비상사태 과학자문그룹(Sage)은 지난 15일 B.1617가 기존 코로나19 바이러스보다 50% 전파력이 빠른 것으로 알려진 B.1.1.7보다도 50% 더 전파력이 높을 수 있다고 발표했습니다. 실제로 백신 수급이 빠른 영국에서도 인도 변이 바이러스 파장이 커지고 있어, 이달 첫째 주 520명이었던 확진자가 셋째 주 1597명으로 3배 이상 증가했습니다. 아직 명확한 데이터는 없지만, 인도 의사들은 더 많은 수의 젊은이와 어린이가 확진되고 있고, 중증 질환 환자도 더 많다고 보고 있습니다.

코로나19 변이 바이러스

출처 : 헬스조선, 청년의사 뉴스레터, 헤럴드 경제