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美코넬대 교수 "팬데믹은 다시 온다"

“미래에 무엇인가 나타날 것이다” 일본의 하디 카키모토 힐리오스 대표의 경고다. 재생의료 분야 권위자인 그의 말마따나 코로나19 이후 신변종 감염병이 초래할 새로운 팬데믹이 언제든 발생할 수 있다는 것은 기정사실로 받아들여진다. 지난 24일 전라남도 화순에서 열린 2024 화순국제백신·면역치료포럼은 다음번 팬데믹 발생에 대한 세포·바이러스·백신·면역치료 전문가들의 '우울한' 전망(혹은 경고)을 들을 수 있는 자리였다. 그들의 견해를 통해 알 수 있는 것은 다음번 팬데믹도 바이러스일 가능성이 높다는 것 하나와, 코로나19의 경험을 통해 우리의 대응 속도가 반 발짝은 빨라졌다는 것 정도였다. 데이비드 글리디쉬 미국 코넬대학교 수의대 교수는 미지의 질병X(disease X)는 코로나 바이러스(coronavirus, CoV)로 인한 발생이 유력할 것이라 전망하는 학자 중 한 명이다. 약학정보원에 따르면, 코로나 바이러스는 한 가닥의 RNA를 유전물질로 가지고 있는 바이러스로, 코로나바이러스과(Coronaviridae)에 속한다. 동물과 사람의 코로나바이러스는 ▲알파코로나바이러스 ▲베타코로나바이러스 ▲감마코로나바이러스 ▲델타코로나바이러스로 분류된다. 이 중 알파 및 베타 코로나바이러스군에 사람을 감염시키는 사람코로나바이러스(HCoV)가 속해 있다. 코로나바이러스는 포유류를 감염시켜 호흡기·위장관·중추신경계·간·생식관 등에 영향을 주며 주로 위장질환을 일으킨다. 2002년 중국 광동지역에서 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스(SARS-CoV, 이하 사스), 2012년 사우디아라비아 남성에게서 발견된 중동호흡기증후군 코로나바이러스(MERS-CoV), 2019년 중국 후베이성 우한에서 발생한 코로나19 바이러스(2019-nCoV) 등 모두 코로나바이러스의 변이다. 데이비드 교수는 코로나바이러스가 광범위한 지역에 걸쳐 영향을 끼친다는 점에서 위험성이 높다고 본다. 그는 “메르스, 사스, 코로나19와는 전혀 다른 코로나바이러스가 팬데믹을 유발할 수 있다”라고 경고했다. “다양한 바이러스가 어떻게 결합하는지 연구를 통해 규명해야 할 부분이 많지만, 재래시장과 같이 야생동물과 사람이 밀접하게 접촉하는 환경은 인수공통감염 위험을 높입니다. 육류 섭취를 통해 동물에서 사람으로 전파 위험을 높이게 되겠죠.” 또한 조류 인플루엔자 바이러스(Avian influenza virus)는 다음 팬데믹을 발생시킬 유력 후보 중 하나로 거론된다. 해당 바이러스에 감염해 발생하는 조류인플루엔자(AI)는 야생 수조류에서 발생하는 전염성 호흡기 질환이다. 최근 들어 가금류와 야생 조류를 넘어 포유류나 사람에게까지 전파 사례가 보고되고 있다. 특히 A형 인플루엔자 변이인 H5N1 피해가 늘고 있다. 해당 바이러스는 300종 이상의 조류와 40여 종의 포유류를 감염시켰고, 미국에서는 올해 4월부터 사람에게 전파된 사례가 14건 보고됐다. 국내에서도 오리농장 등지에서 확진 사례가 발견되고 있다. AI에 감염된 야생 조류가 포유류로 바이러스를 전파시키면, 포유류에서의 변이가 이뤄져 사람에게까지 전파가 이뤄진다. 조류 간 유행이 포유류로 넘어와 유전적 변이가 일어나고 이것이 사람에서 사람으로 전파되는 팬데믹으로 이어질 수 있기 때문이다. 데이비드 교수는 AI가 동물에서 사람으로 감염된 사례가 많지 않고 대부분 경미했던 점을 들어 현재로선 “위험이 크지 않다”라고 진단했다. 그러면서도 고병원성 조류독감에 대해서는 “우선순위 중 하나”라고 우려했다. 그는 “고병원성 조류독감 바이러스에 대한 백신 개발이 시급하다”라며 “조류-포유류-사람으로 이어지는 감염 경로를 차단할 관리 방안이 필요하다”라고 조언했다. 이어 “고병원성 AI 바이러스 등 여러 바이러스 백신 개발을 위한 플랫폼을 제약기업 등과 협력하되, 백신의 보급과 접종 참여는 별도의 문제”라고 말했다. 코로나바이러스와 조류인플루엔자바이러스의 공통점은 동물에서 동물로, 다시 사람으로 전파된다는 점이다. 데이비드 교수는 이러한 감염 경로 차단이 급선무라고 했다. “바이러스는 매우 잘 확산하기 때문에 어떻게 확산을 억제할지가 다음 팬데믹 대비의 핵심입니다. 백신 개발 기술과 생산을 위한 더 많은 준비와 함께 감염 경로의 차단이 가장 중요합니다. 다행스러운 점은 우리가 코로나19의 경험으로 팬데믹 발생에 대한 빠른 대응이 가능해졌다는 점이죠.”

2024.10.25 12:00김양균

제2코로나 와도 진단 "아주 쉽게, 빨리"

코로나-19 같은 감염병이 다시 발생하더라도 신속하게 진단기기를 개발하는데 도움을 줄 플랫폼이 개발됐다. 한국생명공학연구원(원장 김장성, KRIBB)은 국가영장류센터 홍정주 박사와 성균관대학교 권오석 교수, 한국과학기술연구원(원장 윤석진, KIST) 송현석 박사 공동 연구팀이 다종의 호흡기 바이러스를 현장에서 신속하게 검출할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 18일 밝혔다. 연구팀은 향후 코로나-19와 같은 신‧변종 감염병 발생 시 진단 기기를 개발하는데 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대했다 ■ 왜 개발했나 감염병의 발생은 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 이미 발생한 감염병이 적절한 환경에서 다시 유행하는 것이고, 다른 하나는 지금껏 없던 신종 감염병이 발생하는 것이다. 2002년 발생한 중증급성호흡기증후군(SARS, 사스), 2012년 발생한 중동호흡기증후군(MERS, 메르스) 그리고 2019년 발생한 코로나바이러스감염증-19(COVID-19, 코로나-19)와 같이 21세기에 들어 크게 유행한 감염병은 호흡기 바이러스로 인한 신종 감염병이 주를 이룬다. 신종 호흡기 감염병이 발생하면 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 진단기기가 필수적이지만 기존의 진단기기는 민감도와 특이도가 낮아 생활 속 현장 진단에서의 활용에는 제한적이다. 코로나 대유행을 겪으며 현장 진단 기기가 비약적인 발전을 이루었다. 하지만, 여전히 정확한 진단을 위해서는 PCR과 같은 별도의 검사가 필요하다. ■뭘 개발했나 연구팀은 그래핀(graphene) 소재를 활용해 수십 초 만에 다수의 호흡기 바이러스를 고감도로 동시에 선별할 수 있는 현장 진단 플랫폼을 개발했다. 지금까지 개발된 그래핀 기반의 바이오센서는 적층 방식의 한계로 인해 외부인자를 받아들이는 수용체를 그래핀 소재와 결합하면 노이즈 신호나극한 환경에서의 안정성 저하 등의 문제가 발생하다. 현장 진단에서 활용하기 어렵다. 연구팀은 미세한 자극에도 패턴을 나타내는 다채널 트랜지스터를 기반으로 여러 종의 호흡기 바이러스를 선택적으로 검출할 수 있는 수용체와 함께 수용체의 신호를 간섭없이 그래핀에 전달할 수 있는 인터페이싱 화합물을 개발했다. 그래핀에도 소재 특성의 변화 없이 표면을 박막 코팅하는 패시베이션 층을 형성해 바이러스 수용체와 인터페이싱 화합물 그리고 그래핀 소재 간 적층 구조의 안정성을 확보했다. 이를 통해 외부 환경에서도 성능 저하 없이 안정적인 신호전달이 가능한 센서를 제작했다. ■뭘 기대하나 연구팀이 개발한 센서는 타액(침)에 별도 전처리 없이 바이러스 감염 여부를 진달할 수 있다. 편의성을 확보한 셈이다. 연구팀은 또 델타 및 오미크론에 감염된 영장류 모델을 통해 유효성도 검증했다. 현장 활용이 가능하다는 얘기다. 연구책임자인 생명연 홍정주 박사는 “영장류를 통해 유효성을 확인한 현장 신속진단 플랫폼을 개발한 만큼 앞으로 다가올 신종 호흡기 감염병 유행의 대비에도 도움이 될 것"이라며 “앞으로도 감염 경로를 정확하게 확인할 수 있는 영장류 감염모델이 다양한 병원체 진단 기기 개발에 유용하게 활용되기를 기대한다”라고 밝혔다. 공동 교신저자인 성균관대 권오석 교수는 “이번에 개발한 플랫폼은 다종의 호흡기 바이러스를 동시에 빠르게 고감도로 모니터링할 수 있다"며 "고위험군 전염병의 사전 확산 방지가 가능하기에, 추후 넥스트 팬데믹 상황에서 유연한 대응이 가능할 것으로 사료된다”라고 말했다. 공동 교신저자인 KIST 송현석 박사 역시 “고민감도 센서 플랫폼과의 융합을 통해 고성능 진단 기술 개발이 가능했고, 향후 신‧변종 감염병 확산 대응에 활용될 수 있을 것"으로 기대했다. ■상용화는 언제 이번 연구를 통해 확인된 리셉터-리간드의 결합 친화도를 기반으로 추가적인 병원균에 대한 선택적 결합이 가능한 리셉터를 개발, 제작해야 한다. 상용화 시기에 대해 연구팀은 플랫폼 제작 기술 개발 속도 및 병원균별 선택적 결합이 가능한 리셉터의 개발 여부에 따라 실용화 소요 시간이 결정될 것으로 내다봤다. 이 연구는 나노과학 분야의 세계적인 저널인 Advanced Materials(IF 29.4) 3월 1일자에 게재됐다. 연구는 △과기정통부 국가전임상지원체계구축사업 △농식품부·과기정통부·농진청 스마트팜다부처패키지 혁신기술개발사업 △환경부 환경기술개발사업 △NST 창의형 융합연구사업 △나노종합기술원 주요사업 △생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다.

2024.03.18 09:51박희범

코로나19 오미크론 끊임없는 변이, 면역세포도 기억해 맞선다

코로나19 오미크론 변이 돌파 감염을 겪은 사람은 이후 발생하는 다른 변이에도 면역을 갖는 것으로 나타났다. 다시 코로나19에 걸리더라도 중증으로 발전할 위험이 낮아진다는 의미다. 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영)은 오미크론 돌파감염이 일어날 떄 형성된 기억-T세포가 새로운 오미크론 변이주에도 강한 면역반응을 보이는 사실을 밝혔다고 22일 밝혔다. 오미크론 변이주는 2021년 말 출현, 강한 전파력으로 2022년 세계 각지에서 대유행했다. BA.1, BA.2를 시작으로 BA.4/BA.5, BQ.1, XBB 계열, 최근 JN.1까지 계속 새로운 변이주가 출현해 돌파감염과 재감염도 빈번하다. 바이러스에 감염되거나 백신을 맞으면 해당 바이러스에 대한 중화항체와 기억-T세포가 형성된다. 중화항체는 숙주 세포가 바이러스에 감염되는 것을 막을 수 있다. 반면, 기억-T세포는 감염 자체를 예방할 수는 없지만 감염된 숙주 세포를 재빨리 찾아 제거함으로써 바이러스 감염이 중증으로 진행하는 것을 막아준다. IBS 한국바이러스기초연구소 바이러스 면역 연구센터 신의철 센터장 연구팀은 백신 접종 후 오미크론 돌파감염을 겪은 사람의 면역계에 나타나는 변화를 연구하기 위해 오미크론 감염으로 인해 형성된 기억-T세포에 주목했다. 오미크론 변이주에 대한 기존 면역 연구는 대부분 백신 효능이나 중화항체에 초점을 두었다. 연구진은 2022년 초 BA.2 오미크론 돌파감염을 겪은 회복자를 대상으로, 초기 유행한 코로나19 우한주와 BA.2, BA4/BA.5 등 다양한 오미크론 변이주의 스파이크 단백질에 반응하는 기억-T세포를 관찰했다. 그 결과, BA.2 오미크론 돌파감염을 겪으면 BA.2 뿐만 아니라 이후 출현한 BA.4/BA.5 변이 바이러스에 대한 기억-T세포 반응도 더불어 강화됨을 확인했다. 오미크론 돌파감염을 겪음으로써 미래에 새롭게 출현한 변이 바이러스에 대한 면역까지 증강된 것이다. 이러한 기억-T세포 면역 강화의 원인이 되는 스파이크 단백질의 특정 부위도 찾아냈다. 정민경 IBS 연구위원은 "지속적인 오미크론 변이주의 출현에 맞서 사람들의 면역도 점차 적응해, 가까운 미래에 나타날 변이주까지 방어하는 면역력을 얻을 것으로 이해할 수 있다"라고 말했다. 신의철 센터장은 "백신을 개발할 때 현재 유행하는 우세 변이주와 변이가 진행되는 계통 간의 유사성을 찾는 방향으로 접근한다면, 그다음 변이주에 대해서도 기억-T세포 방어력을 보이게 될 가능성이 클 것"이라고 말했다. 이 연구엔 연세대 세브란스병원 최준용 교수, 고려대 구로병원 송준영 교수, 노지윤 교수, 성균관대 삼성서울병원 고재훈 교수 등 여러 대학병원 감염내과 연구진도 참여했다. 연구 결과는 학술지 '사이언스 이뮤놀로지(Sicence Immunology)'에 19일(현지지시간) 게재됐다.

2024.01.22 11:09한세희