What makes the Delta covid-19 variant more infectious?

왜 코로나19 델타 변이는 전염성이 더 강할까?

인도에서 처음 발견된 이 변이는 이미 영국 신규 확진자의 상당수를 차지하고 있다. 이 변이 바이러스가 가진 높은 전염성의 비밀을 밝히기 위한 연구가 이미 진행 중이다.

영국의 코로나바이러스 확진자 수가 증가하는 원인은 빠르게 퍼지는 변이 바이러스 때문으로 보인다. 최근 델타라는 이름이 붙은 B.1.617.2 변이가 인도에서 처음 발견되었는데, 현재까지 62개국에 전파된 것으로 세계보건기구(WHO)는 보고했다.

델타 변이는 아직 미국에서 많이 보고되지는 않았다. 최근 기자 회견에서 백악관의 수석 의학 고문(chief medical advisor) 앤서니 파우치는 이 변종이 미국 내 신규 감염의 단 6%를 차지한다고 발표하였다. 하지만 영국에서 이 변이는 알파 변이라고도 알려진 B.1.1.7 변이를 빠르게 대체하여 주요 감염원(dominant strain)이 되었고, 이로 인해 6월 21일 격리 완화를 시행하려던 정부의 계획이 흔들리고 있다.

전체 감염자 수는 아직 많지 않으나, 공중 보건 담당자들은 이 변이를 예의 주시하고 있다. 최근 매트 핸콕(Matt Hancock) 영국 보건 장관(US secretary of State for Health and Social Care)은 델타 변이가 알파보다 40% 정도 전염력이 강하나, 과학자들은 정확한 수치를 찾기 위해 아직 노력 중이라고 보고했다. 아마도 30~100% 사이로 예측된다. 그들은 또한 무엇이 그것을 더 잘 전파되게 만드는지 이해하기 위해 노력하고 있다. 아직 정답은 모르지만 몇 가지 가설이 있다.

모든 바이러스는 복제될 때 변이가 발생하며 SARS-CoV-2 바이러스도 예외는 아니다. 대부분의 변이는 바이러스에 아무런 영향을 미치지 않는다. 하지만 어떤 변화들은 바이러스의 구조나 기능에 변화를 일으킨다. 유전체 서열의 변화를 알아내는 것은 간단하다. 하지만 이러한 변화가 바이러스의 전파에 끼치는 영향을 알아내기는 보다 까다로운 문제다. 이때 바이러스의 세포 내 침투를 돕는 스파이크 단백질에서부터 시작하면 문제에 더 효율적으로 접근할 수 있다.

델타 변이 바이러스가 세포에 침입하는 방법

세포를 감염시키기 위해 코로나바이러스는 체내로 들어가 세포 표면에 존재하는 수용체에 결합해야 한다. 바이러스 표면은 버섯 모양으로 생긴 스파이크 단백질로 덮여 있는데, 이 단백질은 인체 세포의 ACE2 수용체에 결합한다. ACE2 수용체는 체내의 많은 세포 안에서 발견되며, 폐의 내피세포에도 발현되어 있다. 이는 자물쇠와 결합하는 열쇠와도 비슷하다.

바이러스가 체세포와 더 단단히 결합하게 하는 변이는 바이러스의 전파력을 강화한다. 만약에 누군가가 코로나바이러스가 포함된 비말을 들이마신다고 생각해보자. 만약 체세포와 더 강하게 결합하는 코로나바이러스라면, “바이러스는 더 쉽게 세포를 발견하고 감염시킬 수 있을 것”이라고 뉴욕대 그로스먼 의대(NYU Grossman School)의 미생물학자 나다니엘 란다우(Nathaniel Landau) 박사가 말한다.

과학자들은 아직 얼마나 많은 코로나바이러스를 흡입해야 감염이 전파될 수 있는지에 대해 정확하게 알지 못하지만, 만약 바이러스가 ACE2 수용체와 강하게 결합하는 성질을 가지고 있다면 그 숫자는 낮아질 수 있다. 

란다우 박사와 그의 동료들은 가짜 바이러스를 만들어서 이 결합에 대해 연구하고 있다. 연구실에서 생성된 이 바이러스들은 자기 복제를 하지는 못하지만, 표면에 스파이크 단백질을 발현한다. 이를 통해 낮은 보안 등급의 실험실에서도 바이러스와 세포의 결합에 대해 연구할 수 있다. 연구자들은 이 가짜 바이러스를 ACE2 수용체로 덮인 플라스틱 미세입자와 섞어서 이들이 얼마나 결합하는지 측정한다. 결합하는 바이러스가 많을수록 결합력이 더 강하다는 뜻이다. 5월에 인터넷으로 발표된 내용에 따르면 란다우 박사와 동료들은 델타 변이에 존재하는 몇몇 변이가 바이러스와 체세포 간의 결합을 강화하는 것을 보여주었다.

바이러스가 침입 후 세포를 감염시키는 과정

하지만 강한 결합이 감염의 역치만 낮추는 것은 아니다. 바이러스가 ACE2 수용체와 강하게 결합하면 이를 통해 좀 더 많은 세포에서 감염이 일어날 수 있다. “감염된 사람의 신체 내에서 바이러스는 더 효율적으로 복제되기 때문에 감염자는 더 많은 바이러스를 가지게 됩니다.” 란다우 박사가 말한다.

바이러스가 ACE2 수용체에 결합한 후 다음 단계는 세포에 합체(fusion)하는 것이다. 이 단계에서 숙주 세포 유래 효소가 스파이크 단백질의 두 곳을 자르는데 이는 절단(cleavage) 단계라고 알려져 있다. 이 단계는 합체 단계를 촉진한다. 만약 결합이 열쇠를 자물쇠에 꽂는 과정이라면, 절단은 열쇠를 돌리는 작용과 같다. 이 두 곳이 잘리지 않으면 바이러스는 세포 안으로 들어갈 수가 없어요.” 비넷 메나체리(Vineet Menachery) 씨가 말한다. 그는 텍사스대학교 메디컬 브랜치(University of Texas Medical Branch)의 바이러스학자이다.

델타 변이에 존재하는 변이 중 하나는 정확하게 이 절단 관련 영역에 위치한다. 그리고 아직 학술심사를 받지 않은 새 연구에 따르면 이 변이가 절단을 촉진한다. 메나체리는 이 연구에 관여하지는 않았지만, 자신의 연구소에서 이 결과를 재현했다고 이야기한다. “그래서 이 바이러스가 세포 안으로 더 쉽게 침입하는 것입니다.” 

아직 이 발견이 실제로 전파력을 강하게 할지 확실히 증명된 것은 아니지만 가능성은 있다. 과학자들이 이 절단 부위를 삭제하였을 때 바이러스의 전파력과 병원성은 감소하였다고 메나체리가 말했다. 그러므로 이 변화가 전파력을 감염시킬 수 있다고 생각하는 것은 합리적일 것이다. 

델타 변이가 체내의 면역 반응을 회피하는 능력을 갖췄다면 이 점도 바이러스의 전파를 도울 수 있다. 면역 회피는 통해 바이러스는 세포를 더 쉽게 감염시키고 더 많은 바이러스를 생산해낸다. 이를 통해 감염된 사람은 다른 사람을 더 쉽게 감염시키게 된다.

하지만 여전히 백신은 유효하다

좋은 소식은 예방 접종이 델타 변이에 대해서도 효과가 있다는 점이다. 영국 보건당국(Public health England)에서 시행한 새 연구에 따르면 화이자-바이오앤테크 백신 접종을 완료한 사람은 델타 변이에 의한 유증상 감염을 예방하는데 88%의 효과를 보였다. 아스트라제네카 백신의 효과는 상대적으로 떨어져서 접종을 완료한 사람의 경우 60% 정도였다. 다만 두 백신 모두 1회만 투여받은 사람의 효과는 33%에 불과했다.

아직 미국 및 영국에서 백신 접종을 완료한 사람은 42% 언저리에 불과하다. 바이러스가 창궐하고 있는 인도에서는 고작 3.3%의 인구만이 백신 접종을 완료했을 뿐이다.

기자 회견에서 파우치 박사는 모든 사람이 최대한 빨리 백신 접종을 완료할 것을 권고했다. 바이든 행정부는 7월 4일까지 전체 인구의 70%가 적어도 한 차례 이상의 백신 접종을 완료했기를 기대한다. 영국에서는 델타 변이가 알파 변이를 빠르게 대체하고 있으며 신규 확진자 수도 점차 증가하고 있다. “우리는 이런 일이 미국에서도 발생하게 놔두어서는 안 됩니다.” 파우치 박사의 말이다.

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