![염증 신호 염증 신호를 받아 항체(갈색)를 만드는 B세포(녹색). 병세가 위중한 코로나19 환자는 '사이토카인 폭풍'이라는 과잉 면역 반응을 일으킨다. [월터 & 엘리자 홀 의학 연구소 제공]](https://t1.daumcdn.net/news/202004/24/yonhap/20200424145512436yxmv.jpg)
신종 코로나, 코로 감염할 가능성이 가장 크다
비강 배상세포·섬모세포, 바이러스 결합 수용체 발현도 최고
영국 웰컴 트러스트 생어 연구소 등 '네이처 메디신'에 논문
(서울=연합뉴스) 한기천 기자 = 샴페인 잔처럼 생긴 코점막 배상세포와 섬모세포가, 신종 코로나바이러스
(SARS-CoV-2)의 인체 감염이 시작되는 초기 침입 루트일 가능성이 크다는 연구 결과가 나왔다.
신종 코로나바이러스의 감염 메커니즘은 2003년에 유행한 사스 바이러스와 유사한 것으로 알려졌다.
하지만 신종 코로나바이러스가 감염 초기에 표적으로 삼는 특정 유형의 세포가 밝혀진 건 처음이다.
신종 코로나바이러스는 폐와 기도를 주로 공격해 고열, 심한 기침, 인후통 등 독감과 비슷한 증상을 일으킨다.
특히 폐렴이 심해지면 생명을 위협하기도 한다.
최근 들어서는 뚜렷한 증상이 없는 '무증상 감염자'가 많다는 연구 보고가 잇따르고 있다.
'인간 세포 아틀라스((HCA)' 프로젝트의 한 파트로 진행된 이 연구엔 영국 웰컴 트러스트 생어 연구소, 네덜란드 흐로닝언 대학병원, 프랑스 국립과학연구원(CNRS) 등의 연구진이 참여했다.
이 연구를 주도한 웰컴 트러스트 생어는 유전체 서열 분석과 데이터베이스 구축 관련 부문에서 세계 최대 규모의 연구기관으로 꼽힌다.
연구 결과를 담은 논문은 24일 저널 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 실렸다.
![코로나19와 백혈구 많을 땐 전체 백혈구의 70%를 차지하는 호중구는 NETs라는 독성 DNA 망(화살표)으로 박테리아 등 병원체를 공격한다. 위중한 코로나19 환자의 심한 호흡곤란 증상이 NETs와 연관됐을 수 있다는 연구 보고도 나왔다. [콜드스프링하버 연구소 Egeblad lab 제공]](https://t1.daumcdn.net/news/202004/24/yonhap/20200424145512597mtrg.jpg)
코로나19와 백혈구 많을 땐 전체 백혈구의 70%를 차지하는 호중구는 NETs라는
\독성 DNA 망(화살표)으로 박테리아 등 병원체를 공격한다. 위중한 코로나19
환자의 심한 호흡곤란 증상이 NETs와 연관됐을 수 있다는 연구 보고도 나왔다.
[콜드스프링하버 연구소 Egeblad lab 제공]
연구팀은 HCA 컨소시엄의 단일 세포 RNA 시퀀싱(유전자 서열 분석) 데이터를 활용해, 신종 코로나 비감염자의 폐,
비강, 눈, 장, 심장, 신장, 간 등 20여 개 조직 샘플을 분석했다.
신종 코로나바이러스는 인체 세포에 감염할 때 ACE2 수용체와 TMPRSS2 프로테아제(단백질 분해 효소)를 이용하는데, 이들 두 효소가 동시에 높게 발현하는 세포 유형을 가려내기 위해서다.
그 결과 기도에서는 비강 점막의 배상세포와 섬모세포의 발현 수위가 가장 높았다.
이들 세포가 신종 코로나바이러스의 1차 감염 경로일 가능성이 가장 크다는 의미다.
흐로닝언 대학병원의 마르테인 나베인 박사는 "이런 유형의 비강 세포를 코로나19의 주 감염 경로로 지목한 건 처음"이라면서 "지금까지 나타난 신종 코로나의 높은 감염률과도 맥락이 맞는다"라고 지적했다.
그다음으로 ACE2와 TMPRSS2 발현도가 높은 건, 눈의 각막 세포와 장의 점막 상피세포였다.
비강 다음으론 안구와 눈물관(tear duct)을 통해 신종 코로나가 감염할 위험이 크고, 분변-구강 경로의 전파 가능성도 무시할 수 없음을 시사한다고 과학자들은 설명한다.
이번 연구에선 또한 면역세포가 활성화하면 비강의 ACE2 생성도 늘어나는 것으로 밝혀졌다.
논문의 수석저자인 웰컴 트러스트 생어 연구소의 사라 테이크만 박사는 "아직 완성되지도 않은 인간 세포 지도를 이용해 코로나19의 초기 감염과 전파의 표적 세포 유형을 확인했다"라면서 "이런 연구 결과는 신종 코로나의 확산을 억제하는 치료제 개발의 초석이 될 것"이라고 강조했다.
테이크만 박사는 HCA 조직위의 공동 의장이기도 하다.
cheon@yna.co.kr
에어로졸 바이러스입자 있어도 감염능력 있는지가 관건
코로나19, 공기로 전염될 수 있을까
코로나19의 공기전파 논란이 뜨겁다. 비말(침방울)을 통한 직·간접적인 전염 말고도 공기 중에 떠다니는 바이러스에
의해 전염될 수 있다는 가능성이 제시됐다.
내로라하는 전 세계 과학자들도 사스코로나바이러스-2의 공기전파 가능성을 두고 의견이 분분하다.
호흡기 감염을 유발하는 바이러스는 여러 가지 크기의 입자를 통해 전파가 가능하다.
크기에 따라 입자의 지름이 5~10μm 보다 크면 ‘비말’, 5μm 보다 작으면 ‘비말핵’ 혹은 ‘에어로졸’로 정의한다.
에어로졸은 연기나 안개처럼 기체 중에 고체 또는 액체의 미립자가 부유하고 있는 입자를 총칭하는데, 그 크기는
0.0001~5μm 정도다.
상대적으로 큰 비말은 중력으로 인해 감염원으로부터 2m 이내의 거리에 대부분 떨어진다.
비말이 이동하는 거리는 대화, 기침, 재채기에 따라 달라질 수 있으며, 이중 재채기는 가장 멀리 비말을 보낼 수 있는
수단이 된다.
비말에 의한 감염은 비말을 직접적으로 흡입하거나, 접촉 매개물(가령, 비말이 묻은 문고리나 엘리베이터 버튼)을 거쳐 간접적으로 일어날 수 있다.
반면, 에어로졸의 경우 더 멀리 이동한다.
미국 MIT 연구진은 바이러스를 함유한 에어로졸이 7~8m 가량 이동할 수있다는 분석을 내놓으며, 보건당국이 권장하는 2m 거리두기 기준을 더 강화해야 한다는 의견을 밝히기도 했다
(JAMA Insights, 2020). 또 최근 중국 군사의학과학원 연구진은 병원 중환자실의 공기 표본을 채취해 검사한 결과,
바이러스가 환자로부터 최대 4m까지 전파된다는 연구결과를 발표했다
(Emerging Infectious Disease, 2020).
하지만 특정 바이러스 입자가 에어로졸 상태로 있을 수 있다는 것과 공기전파까지도 가능한지 여부는 다른 차원의 문제다. 공기전파는 비말전파와 다른 몇 가지 특징이 있다.
첫째, 지름이 5μm 보다 작은 에어로졸 내에 병원체(바이러스)가 존재해야 한다. 둘째, 에어로졸이 충분한 시간 동안
공기 중에 머물러 있어야 하며, 2m 이상의 거리에 있는 사람을 감염시킬 수 있어야 한다.
신종 바이러스가 출현할 때마다 공기전파 가능성 여부는 학계에서도 매우 중요한 이슈로 부각된다.
공기전파 여부를 규명하려면 우선 다양한 크기의 에어로졸에 포함되어 있는 바이러스가 감염성이 있는지를 파악해야
한다. 바이러스는 감염성의 정량지표로 최소감염량(minimum infectious dose)이라는 개념을 사용한다.
이는 한 개체를 감염시킬 수 있는 바이러스의 최소 입자 수를 의미하며, 최소감염량이 적을수록 감염성이 높다.
바이러스의 최소감염량은 바이러스의 농도, 노출 시간, 숙주의 면역상태, 바이러스의 병원독성 등 복합적 요인에 의해 결정된다.
예컨대, 에어로졸의 크기가 작아질수록 공기 중에서 멀리 이동할 수 있지만, 에어로졸에 포함된 바이러스 입자 수는
그만큼 적어지고 감염성은 떨어진다.
밀폐된 공간에서는 바이러스 농도와 노출 시간이 감염 여부를 결정하는 중요한 요소로 작용하며, 실험 조건 설정이
상대적으로 용이하다.
하지만 실제 환경처럼 열린 공간에서는 공기 흐름의 속도, 방향 등 예측하기 어려운 변수까지 고려해 감염성을 판단
해야 한다.
에어로졸에 포함된 바이러스 입자 수, 배출 방법, 에어로졸 액체의 점도에 따라 달라진다.
비말 형태로 배출되더라도 수초 내에 증발에 의해 크기가 작아져 감염원으로부터 더 멀리 이동할 수도 있는데, 이 과정도 습도의 영향을 받는다.
이러한 복합적 요인을 모두 고려해야 하므로 바이러스의 공기전파 가능성을 규명하는 데는 몇 년이 걸린다.
코로나19, 공기전파 된다 VS 안된다
코로나19가 에어로졸 상태로 전염될 수 있는지에 대해서는 의견이 엇갈리고 있다.
중국과 미국의 연구진이 백화점 입구, 병원 내외부 등의 공공장소에서 코로나19 RNA를 검출했다고 보고했으나, 채집된 에어로졸 샘플이 세포를 감염시킬 수 있는지 까지는 밝혀지지 않았다.
세계보건기구(WHO)는 바이러스 RNA 검출이 전파 능력이 있는 바이러스의 존재를 의미하는 것은 아니라고 주장한다. 또한, WHO가 중국의 7만5000여명 코로나19 환자를 자체 조사한 결과에서도, 공기전파의 증거는 찾을 수 없었다고
발표한 바 있다(JAMA, 2020).
미국 연구진은 코로나19가 에어로졸에서 3시간, 무기물 표면에서는 2~3일간 생존할 수 있다고 분석했다(NEJM, 2020). 또 코로나19 환자 2m 이내 공기 표본에서 사스코로나바이러스-2의 RNA를 발견했다는 연구도 있다(medRxiv, 2020). 그러나 이들 연구는 인공적인 조건 하에서 도출된 결과라는 점에서 실제 생물학적 환경을 완벽히 반영하지는 못한다.
실제 환경에서 공기전파에 의한 바이러스 감염은 쉽게 일어나지 않는다. 현재까지 공기로 전염된다고 알려진 감염성
질환은 홍역, 수두, 천연두, 결핵 4종류 뿐이다.
홍역 바이러스의 경우 감염된 어린이가 잠시 머물렀던 병원 대기실을 2시간 후에 다른 어린이가 방문하여 감염된
사례가 보고된 바 있다.
한국에서 코로나19의 공기전파 가능성에 대한 연구결과가 나온 것은 아직 없지만, 최근 코로나19 확진자들이 사회적
거리두기에 실패했던 사례를 보면 추정은 가능하다.
유흥업소, 종교시설, 학원 등 폐쇄공간에서 코로나19 확진자가 다수의 무감염자들과 교류한 경우에 바이러스가 전파된 사례도 있지만, 홍역, 결핵과 비교해볼 때 전염율은 현저하게 낮다. 이러한 사례들은 코로나19가 비말에 의한 직접 혹은 간접전파로 전염된다는 WHO 주장을 뒷받침한다.
공기전파 되더라도 KF80 이상 보건용 마스크로 예방 가능
공기전파 여부에 따라 방역대책과 개인보호수칙은 달라질 것이다. 만약 바이러스가 공기전파로 전염된다면, 공기 흐름을 더욱 철저하게 차단하는 개인보호 장비와 필터링 능력이 향상된 마스크가 필요하다.
병원에서도 환자 돌봄 및 치료시설 유지에 훨씬 많은 비용이 들어간다.
비말전파 혹은 공기전파 여부와 상관없이 마스크 착용과 손 씻기는 여전히 가장 현실적인 개인 보호수단이다.
KF80 보건용 마스크는 평균 0.6㎛ 크기의 미세입자를 80% 이상 걸러낼 수 있고 KF94, KF99는 평균 0.4㎛ 크기의 미세입자를 각각 94%, 99% 이상 걸러낼 수 있다.
공기전파가 지름 5μm 보다 작은 에어로졸에 의한 바이러스 전파를 의미
하고, KF80 마스크가 평균 0.6μm 크기의 입자를 80% 이상 걸러낼 수 있음을 고려한다면, 설령 코로나19가 비말전파
보다 더 위험한 공기전파로 전염된다고 가정할지라도 KF80 마스크는 여전히 코로나19 예방에 도움이 되는 셈이다.
또한 면 마스크 착용도 큰 사이즈의 비말을 차단할 수 있기 때문에 직접 감염을 감소시킬 수 있다.
사람은 무의식적으로 시간당 평균 20차례 얼굴을 만지는 습관이 있는데, 면 마스크와 보건용 마스크 모두 오염된 손에서 비롯되는 전염을 막는 효과도 있다. 마스크 착용보다 더 중요한 것이 마스크 관리 수칙이다.
많은 사람들이 마스크의 반복적인 탈착 과정에서 마스크 바깥 면을 손으로 접촉한다. 마스크 바깥 면에는 바이러스를 비롯한 온갖 미세입자들이 축적되어 있고, 코로나19는 비생체 무기물 표면에서 3~72시간까지 생존할 수 있다.
사스코로나바이러스-2, 메르스 바이러스 그리고 인플루엔자와 같은 급성감염 바이러스는 숙주세포에서 재빨리 증식
하고, 숙주의 면역반응이 활성화되는 2주 이전에 탈출해서 또 다른 숙주를 감염시키면서 살아가는 생존 전략을 가지고 있다. 유증상자나 확진자와 동선이 겹치는 사람에 대한 2주 격리는 이런 과학적 근거에서 나온 것이다.
따라서 치료제 개발이 늦어지더라도 코로나19 전염병은 개인위생 준수, 정부의 사회적 거리두기 방역 대책에 자발적
으로 협조하는 시민의식이 있다면 충분히 극복할 수 있는 대상이다.
※ 원문 출처 : 기초과학연구원
기초과학연구원(IBS)은 코로나바이러스감염증-19(COVID-19‧이하 코로나19)와 코로나19의 원인인 사스-코로나
바이러스-2(SARS-CoV-2 또는 2019-nCoV)에 대한 과학 지식과 최신연구 동향을 담은 <코로나19 과학 리포트>를
발행합니다.
IBS 과학자들이 국내외 최신 연구동향과 과학적 이슈, 신종 바이러스 예방·진단·치료에 도움이 될 만한 연구진행 상황과 아이디어 등을 시민들과 공유하고자 합니다.
/ 안광석 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 연구위원‧서울대 생명과학부 교수(바이러스면역학)
/ 그림 김혜원 서울대 생명과학부 연구원
코로나19, 공기 중에서 3시간 지나도 12.5% 생존, 플라스틱·스텐레스에서는 3일후에도 검출"
-"플라스틱에선 3일후에도 생존 바이러스 검출..판지에서는 24시간"
[헤럴드경제=김태열 기자] 신종 코로냐바이러스 감염증(코로나19)을 유발하는 바이러스가 공기 중에서 수시간,
물체 표면에서는 며칠간 생존해 전염성을 유지한다는 연구 결과가 나왔다.
로이터통신은 17일(현지시간) 미 국립보건원 산하 국립알레르기·전염병연구소(NIAID) 과학자들이 실제 환경과
비슷한 조건을 만들어 실험한 결과를 인용해 보도했다.
로이터는 "이 실험은 기침과 재채기할 때 나온 비말을 통해 바이러스가 옮겨질 때 최소 3시간 동안 에어로졸
(공기 중에 떠 있는 미립자)에서 생존한 채로 남아 사람을 감염시킬 수 있다는 것을 보여준다"고 말했다.
플라스틱과 스테인리스에서는 3일 후에도 살아있는 바이러스가 검출됐다.
바이러스가 활동을 중지하는 비활성화까지 걸린 시간은 판지 위에서 24시간, 구리의 경우 4시간이 걸렸다.
연구팀은 반감기 기준으로 공기 중에 떠있는 바이러스 중 절반이 기능을 상실하는 데까지 66분이 걸린다는 것을
발견했다.
66분이 더 지나면 남은 50% 중 절반이 기능을 상실해, 결국 바이러스가 공기 중으로 나온 뒤 132분 후에는 처음의 75%가 비활성화 상태가 되고 25%가 생존할 수 있다는 뜻이 된다.
로이터는 이 연구에 따르면 3시간 가량이 지나면 생존 가능한 바이러스양이 12.5%로 줄어든다는 것이라고 전했다.
스테인리스에서는 바이러스의 절반이 비활성화 상태로 되기까지 5시간 38분이 걸렸고, 플라스틱에서는 6시간 49분이 소요됐다.
판지에서는 4시간 30분이었지만 연구자들은 이 결과에 많은 가변성이 있어 숫자를 해석하는 데 주의를 해야
한다고 권고했다고 로이터는 전했다. 구리에서는 반감기까지 가장 짧은 46분이 걸렸다.
코로나19 바이러스.
중앙포토
말할 때 에어로졸 더 많이 만드는 '슈퍼 전파자' 있어
미국 루이지애나주 툴레인 의대와 피츠버그대 백신연구소, 미 육군 감염병연구소 등에 소속된 미국 전문가들은 최근
연구팀은 10.7L 부피의 회전통(rotating drum)을 사용했는데, 2~3㎛(마이크로미터, 1㎛=1000분의 1㎜) 크기의 입자가 가라앉지 않도록 회전시켜 최대 16시간까지 에어로졸 상태를 유지했다.
회전통의 온도는 23도, 상대습도는 53%였다.
연구팀은 회전통을 각각 10분, 30분, 2시간, 4시간, 16시간 회전 시킨 후에 회전통 내의 에어로졸이 포함된 공기를 완전히 빨아들여 시료를 채취했다.
채취한 시료는 바이러스 배양법과 실시간 중합 효소 연쇄 반응법(RT-PCR)으로 분석했다.
바이러스를 배양해 분석한 결과, 16시간 후에 채취한 시료를 포함해 모든 시료에서 감염성을 지닌 코로나19 바이러스가 검출됐다.
또, 증식 가능한 숫자도 시간에 따라 미세하게 감소했으나, 큰 차이가 나타나지 않았다.
감소 속도가 느려 바이러스가 반으로 줄어드는 시간인 반감기를 아예 계산할 수도 없었다.
RT-PCR 분석에서는 시간에 바이러스 숫자가 약간 줄어들었는데, 감소 추세는 배양법으로 분석한 경우와 비슷했다.
시간 지나도 모양과 감염력 유지
코로나19 바이러스 주사전자현미경 사진. 에어로졸 생성 전 모습.
코로나19 바이러스. 에어로졸 상태에서 10분 지난 후의 모습
코로나19 바이러스. 에어로졸 속에서 16시간 지난 후의 모습이다.
주사전자현미경으로 코로나19 바이러스를 분석한 결과, 달걀 모양 또는 구형의 바이러스 입자가 뒤섞여 있었다.
투과전자현미경과 달리 주사전자현미경은 바이러스의 외형을 관찰할 수 있다.
에어로졸로 16시간 지난 코로나19 바이러스의 경우 에어로졸이 되기 전의 모양과 형태를 그대로 지니고 있었다.
달걀 모양의 경우 짧은 축(지름)과 긴 축의 비율이 약 0.7이었는데, 16시간 후에도 이 비율이 유지했다.
이에 앞서 미 국립보건원(NIH)과 질병통제예방센터(CDC) 등의 과학자들은 지난달 17일 국제 의학 학술지 '뉴 잉글랜드 저널 오브 메디신(NEJM)'에 게재한 논문에서 "기침 재채기 등으로 배출된 코로나19 바이러스가 공기 중에서 감염력이 절반으로 줄어드는 데 66분이 걸리는 것으로 나타났다"고 밝힌 바 있다.
코로나19 바이러스는 공기 중에서 처음 66분 만에 감염할 수 있는 숫자가 절반으로 줄고, 3시간 후에는 생존 가능한
한편, 연구팀은 네뷸레이저(분무기)를 이용해 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)나 메르스(MERS·중동호흡기중후군) 바이러스와 코로나19 바이러스의 단기간 에어로졸 생성 효율도 조사했다.
코로나19는 사스나 메르스 바이러스보다 에어로졸로 훨씬 더 잘 만들어지는 것으로 확인됐다.
이번 연구 결과는 만일 바이러스가 2㎛ 지름의 에어로졸에 들어간 채로 공기 중에 계속 떠 있을 수 있다면, 16시간이
국내에서는 그동안 확진자 동선이 밝혀지면 상점·음식점 등에서 24시간 이상 영업을 중단하고 소독을 했는데,
일상 대화에서도 에어로졸 생성
일상적인 대화 과정에서도 에어로졸이 발생한다. 대화 과정에서 에어로졸이 발생해 퍼져나가는 모습을 촬영한 사진. 지난 15일 미국 NIH 연구팀이
뉴잉글랜드저널오브메디신에 기고한 논문에 실려 있다.
PART 1. 바이러스 Q & A
WHO에 따르면 코로나19와 같은 바이러스 종류인 사스 바이러스는 시멘트 벽에서 36시간, 플라스틱에서 72시간
휴대전화가 전염성 세균의 통로 역할을 한다고 하는데 살균 방법은.
애플 공식 홈페이지에 소개된 내용에 따르면, 디스플레이와 키보드 또는 외부 표면은 70% 농도의 이소프로필알코올 솜 또는 클로락스 소독 물티슈를 사용해 부드럽게 닦으면 된다.
바이러스를 예방하는 가장 효과적인 방법은 손 위생이다.
틈날 때마다 손에 비누칠을 해 흐르는 물에 씻는다.
지폐나 동전이 혹시 바이러스에 오염됐더라도 입에 넣지 않는 이상 피부로는 감염되지 않는다.
살균 스프레이를 외투와 신발 등에 뿌리는데, 효과가 궁금하다.
알코올의 일종인 에탄올은 바이러스를 죽이는 데 효과가 있다.
PART 2. 집 안 바이러스 제거하는 청소법
먼지가 흩날리지 않도록 청소기를 사용하라
청소기는 숙명적으로, 공기를 빨아들였다면 그만큼 내뿜어야 한다.
‘소독’이 목적이라면 한 방향으로 걸레질한다
집 안을 청소할 때 걸레를 자동차 와이퍼처럼 움직여 왕복해서 닦으면 세균이나 바이러스를 테이블이나 손잡이에 그대로 두면서 문지르는 것과 같다.
높은 장소에서 낮은 장소 순으로 침실을 청소하라
침구나 의류처럼 먼지를 만들어내는 물건이 가득 찬 침실은 먼지량도 거실 등에 비해 많다.
폐렴 유발하는 곰팡이를 없애라
에어컨이나 공기청정기에 번식하는 곰팡이인 트리코스포론은 여름형 과민성 폐렴(트리코스포론 곰팡이 포자를 흡입해 알레르기 반응을 일으켜 발열이나 호흡곤란, 기침 등의 증상이 나타나는 병)을 유발하는 요인 중 하나다.
병에 걸리지 않는 청소법
일본의 병원 청소 전문가가 가정 내 질병과 청소의 연관성을 분석해 건강을 지키는 청소법을 소개했다.
사진 게티이미지 디자인 최정미
참고도서 병에 걸리지 않는 청소법(느낌이있는책)
▲ 신종 코로나 바이러스 방역 장면 © 브레이크뉴스
17일(현지시간) 미국 뉴욕 그랜드센트럴터미널에서 한 열차 승무원이 이용객 열차 탑승을 기다리고 있다. 뉴욕 메트로폴리탄교통국(MTA)은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 여파로 지하철과 통근열차의 이용객이 급감해 ''재정적 재난''에 직면하고 있다고 밝혔다. 뉴욕 AP 신종 코로나 바이러스-(1) 바이러스의 역사 코로나바이러스는 RNA가 유전체를 이어가는 RNA 바이러스신종 코로나 바이러스 감염이 세계를 덮치고 있다. ‘코로나바이러스’(Coronavirus)란 전자현미경에 나타나는 바이러스 표면에 돌출된 왕관 형태에 빗대어 라틴어로 왕관(corona)을 뜻하는 어원에서 코로나 바이러스로 이름 되었다. 모든 생물은 대체로 DNA로 유전 정보를 구성하고 있다. 그러나 코로나바이러스는 RNA가 유전체를 이어가는 RNA 바이러스이다.
이를 쉽게 설명하면 생명체 유전자의 구성 물질은 유전 정보를 담고 있는 내용과 같은 DNA와 유전자 정보를 서로 맺어주는 매개의 역할을 하는 방법과 같은 RNA로 구성되어있다. 이에 RNA 바이러스는 유전정보 DNA가 없고 방법인 RNA를 가지고 있어 다른 생물의 세포를 이용하여 유전체를 이어 간다는 것이다. 독감과 홍역 바이러스와 C형간염 그리고 에이즈와 같은 바이러스가 RNA바이러스이며 B형간염과 헤르페스와 수두는 DNA 바이러스이다. 여기서 DNA 바이러스는 그 변이(진화)가 많지 않아 백신 개발이 쉽지만, RNA 바이러스는 변이 (진화)가 크고 강하여 해당 숙주가 바뀌면서 강력한 병원체로 돌변하여 백신 개발에 많은 시간이 소요된다. 나아가 이와 같은 바이러스(Virus)는 기생하는 숙주의 종류가 크게 동물과 식물 그리고 세균으로 분류된다.
이와 같은 ‘코로나바이러스’는 1930년대 초에 중증의 간염 증상을 가진 쥐에서부터 전염성 기관지염이 걸린 닭과 전염성 위장염에 걸린 돼지에서 발견된 이후 소와 돼지와 같은 동물에서는 설사를 유발하고 닭과 같은 조류에서 호흡기 질환을 일으키는 것으로 규명되었다.
이와 같은 ‘코로나바이러스’가 변이되어 인체에 감염을 일으켜 사람에게 발견된 것은 2003년 4월 중국에서 시작된 치사율 10%를 나타내었던 중증 급성 호흡기 증후군 이른바 사스(SARS)였다. 이와 같은 사스는 박쥐에서 사향고양이를 통하여 인체에 감염된 것으로 알려졌다. 그러나 최근에 발표된 연구에 의하면 홍콩과 중국 일부 지방에 서식하는 관박쥐(Rhinolophus)류가 숙주동물로 연구 되었다.
이후 1976년 아프리카 콩고 에볼라 강 유역에서 처음 확인되어 2014년 기니에서 집단으로 발병하면서 서아프리카와 영국과 미국까지 급속하게 퍼졌던 에볼라 바이러스(Ebola virus) 또한, 그 본체 숙주는 명확하게 규명되지 않았지만, 대체로 원숭이와 과일박쥐를 중간 숙주로 보고 있다. 이어 2015년 중동 지역과 우리나라를 강타한 중동 호흡기 증후군 메르스(MERS) 또한, 박쥐에서 새롭게 변이된 바이러스가 낙타를 통하여 인체에 감염된 것이었다. 호주와 파푸아뉴기니에 서식하는 큰 박쥐(fruit bats)로 추정하였다. 이어 1998년 9월 말레이시아에서 100명의 사망자를 냈던 뇌염의 신종 바이러스 니파바이러스(Nipah virus) 감염도 돼지에서 감염된 것으로 알려졌지만, 서식지를 잃은 박쥐의 바이러스에 의한 감염이거나 방글라데시와 인도네시아에서 연구된 과일박쥐에 오염된 과일을 먹은 돼지의 감염으로 연구되었다.
이어 이번에 발병한 우한 폐렴으로 부르는 신종 코로나바이러스 또한, '큰 박쥐'에서 발견되는 HKU9-1 바이러스를 조상으로 변이된 점은 박쥐에 대한 많은 이야기를 헤아리게 한다. 이와 같은 박쥐는 무려 137종의 바이러스를 가지고 있는 동물로 그중 61종의 바이러스가 동물과 사람이 공통으로 감염되는 바이러스이다. 이처럼 지구상의 생명체에서 유일하게 날아다니는 포유류 동물 박쥐가 오늘날 인류를 공포의 위협으로 몰아가는 주범이 된 배경에 대하여 필자는 상세하게 살펴볼 생각이다.
현재 이와 같은 인간에게 감염되는 코로나바이러스는 이번 신종 코로나바이러스(2019-nCoV)에 이르기까지 7종의 변이종이 생겨났다. 여기서 유의 깊게 살펴볼 대목이 있다. 이와 같은 코로나바이러스의 변이(진화)에 대한 과정이다. 이는 생명체 바이러스가 숙주에 기생해야 생존하는 까닭으로 생존을 위하여 끝없는 변이(진화)를 거듭한다는 사실이다.
이와 같은 과정에서 숙주의 몸 밖으로 배출된 바이러스는 생존 기간이 짧아 숙주와 기생하여야 하는 공생 시스템이 마치 오늘날 첨단 과학의 꽃인 인공지능(AI)과 유사한 사실이다. 이는 바이러스가 자신의 강도를 숙주의 생명체 박쥐와 알맞게 조절하는 능력이 탁월하다는 것을 의미한다. 여기서 중시하게 되는 내용은 바이러스 숙주의 생명체인 박쥐 또한, 지구상의 생물 중에서 가장 첨단 과학적인 생체 능력을 보유한 동물이라는 사실이다.
이에 대하여 잠시 살펴보면 박쥐는 초음파를 방출하여 그 파장을 분석하여 어두운 동굴 안에서도 주변의 지형과 사물을 꽤 뚫어보는 첨단 레이더와 같은 감지 시스템을 가지고 있다. 또한, 박쥐는 세상의 날 것 중에서 가장 자유로운 비행이 가능한 인공지능적인 항공역학을 보유하고 있다. 이와 같은 사실은 세계 과학자들이 오랫동안 박쥐의 비행능력을 연구하여 2007년 5월 11일 자 사이언스지에 게재 하였던 ‘복잡한 항공역학을 추적할 수 있는 박쥐 비행에 대한 연구’ 논문에 잘 담겨있다.
이를 바탕으로 차세대 전투기 개발이 이루어지고 있는 사실에서 이와 같은 박쥐를 숙주로 하는 바이러스의 인공 지능과 같은 능력의 연관성도 결코 배제할 수 없는 상상력까지 생겨난다. 이는 바이러스가 강력해지면 그 전파력이 정비례로 강력해 지지만, 자신이 기생하여 살아야 하는 숙주 박쥐가 견딜 수 없어 죽게 되므로 이에 적합한 강도를 지능적으로 조절하는 점에서이다.
이와 같은 바이러스(Virus)의 감염은 현재까지 보고된 내용에 의하면 숙주세포의 세포막에 존재하는 특정 구조의 단백질과 성숙한 바이러스의 입자 비리온(virion)의 결합으로 시작된다. 현재까지 변이된 코로나 바이러스 7종은 바이러스마다 특정한 종의 숙주에게만 감염하는 종 특이성을 가지고 있다. 이와 같은 바이러스는 스스로가 완전한 생물체가 아니기에 혼자서는 생존도 그리고 유전자의 복제도 불가능하다. 이에 생물의 세포에 감염하여 생존하면서 자신의 유전자를 세포가 복제하도록 도우면서 더욱 강력한 돌연변이종을 만들어간다.
여기서 살펴지는 내용은 이렇게 점차 숙주인 박쥐의 내성을 키워 강력한 바이러스로 존재하게 될 가능성이다. 이와 같은 새롭게 변이(진화)하여 생겨나는 출현 바이러스와 약제의 내성으로 새롭게 변이된 에이즈와 같은 인간면역 결핍바이러스(HIV)에 대한 새로운 변이는 오늘날 인류를 위협하는 가장 큰 적이 되고 있다. 이에 대한 근본적인 원인과 대책이 강구되어야 할 것이다.
이와 같은 변이된 코로나는 근본적으로 생물과 무생물의 구분이 모호한 특성을 함께 가지고 있다. 이와 같은 이야기를 심층적으로 헤아리려면 생물과 미생물에 대한 분자생물학에서부터 세균과 바이러스에 대한 역사적인 헤아림이 필요하다. 이웃 나라 일본의 분자생물학 연구로 잘 알려진 아오야마 가쿠인 대학의 ‘후쿠오카 신이치’(福岡伸一) 교수의 저서 ‘ 생물과 미생물 사이'를 읽어보면 이와 같은 내용에 대하여 매우 쉽게 쓰인 내용이 많다.
이어 역사적으로 살펴보아야 할 인물이 이탈리아의 시인이며 수학자이며 지리 천문학과 의학에 정통하였던 르네상스 시대의 석학 ‘지롤라모 프라카스토로’(1558-1620)이다. 그는 인류사의 역학에 대한 창시자로 매독의 전염 방식을 연구한 학자로 1546년 ‘전염병과 그 치료법’(On Contagion, Contagious Diseases and Their Cure)이라는 논문을 통하여 눈에 보이지 않는 전파가 가능한 작은 물질이 전염병의 원인임을 설파하며 미생물의 존재를 알렸다.
창시자이며 현대 기생충의 아버지이다. 그는 1668년 ‘곤충에 관한 실험’이라는 저서를 통하여 고기를 파리가 접근 하지 못하게 하면 그 고기가 부패하여도 구더기가 생겨나지 않는 사실을 밝혔다. 이를 바탕으로 자연발생설을 부정하였지만, 내장에서의 기생충은 자연적으로 발생한다는 사실을 언급하였다. 이와 같은 내용은 역사적으로 세균의 연구 과정과 연관된 내용으로 매우 중요하다.
이후 1886년 독일의 농업 화학자 ‘아돌프 마이어’(Adolf Mayer. 1843-1942)는 담배 식물의 모자이크병( mosaic disease)에 대한 논문을 발표하며 미세한 균에 의한 전염에 대하여 언급하였다. 이는 세균성 감염과 같이 식물 사이에 전염되는 사실을 처음으로 언급한 것이다. 그는 당시 광학 현미경으로 감염된 수액에서 미생물의 실체를 검증하려 하였지만, 당시 미세한 바이러스의 확인에 실패하였지만, 미생물에 의한 감염과 증상에 대한 연구를 남긴 선구의 인물이었다.
이어 러시아 생물학자 ‘드미트리 이바노프스키’(Dmitri Ivanovsky. 1864-1920)는 이와 같은 담배 식물 모자이크병의 연구를 통하여 세균보다 작은 감염을 일으키는 기생 생물의 병원체에 전염성이 있고 그 병원체는 기생하는 세포에서 늘어난다는 사실을 감지하였다. 이는 자연 식물에서의 바이러스 감염에 대한 최초의 연구였다.
이와 같은 독일의 농업 화학자 ‘아돌프 마이어’와 러시아 생물학자 ‘드미트리 이바노프스키’의 선구적인 연구를 바탕 으로 네덜란드 식물학자로 미생물 연구에 천착한 ‘마르티누스 베이에링크’(Martinus Beijerinck. 1851~1931)는 1898년 담배 모자이크 질병이 미생물 박테리아균 보다 더욱 미세한 감염원에 의한 것임을 실험을 통하여 확인하였다. 당시 이와 같은 매개체를 여과성 바이러스(filterable viruse)로 전염체를 액상 전염성 바이러스(contagium vivium fluidum)명명하여 인류 최초의 바이러스를 규명하고 언급하였다. 이와 같은 그의 선구적인 업적은 인간의 질병이 아닌 식물의 감염 연구에 천착한 관계로 크게 부각되지 못하였다. Stanley. 1946-1904)에 의하여 최초로 담배모자이크병의 감염체 바이러스(TMV)의 분리에 성공하였다. 메레디스 스탠리는 당시 감염체 바이러스가 단백질임을 추정하였다. 이에 녹아있는 단백질 용액에 염분 농도를 가하여 침전시키는 방법인 염석법(鹽析法-Salting out)을 통하여 바이러스에 감염된 담뱃잎의 정제와 농축을 실험하여 바이러스를 규명하였다. 이와 같은 연구는 훗날 바이러스가 RNA(리보핵산)와 단백질로 구성되었음을 규명하게 되는 발판이 되었다.
이와 같은 역사에서 다시 살펴 가야 하는 내용이 있다. 앞에서 언급한 실험 생물학의 창시자인 이탈리아 피사대학교 프란체스코 레디 교수가 1668년 ‘곤충에 관한 실험’이라는 저서를 통하여 자연발생설의 부정과 함께 내장에서의 기생충은 자연적으로 발생한다고 기술한 사실이다. 이와 같은 내용은 세균의 헤아림과 연관된 내용으로 발생 생화학의 선구자인 영국의 생화학자 조지프 니덤 (Joseph Needham. 1900-1995)의 연구로 이어졌다. 그는 중국의 고전과 과학 연구에 많은 시간을 보냈던 학자로 미생물 발생에 관한 연구를 통하여 오랜 역사의 자연발생설을 옹호하였다. 그러나 실험동물학의 창시자인 이탈리아의 박물학자 라차로 스팔란차니(Lazzaro Spallanzani. 1729-1799)는 수프를 고온에 가열하여 밀폐 용기에 두면 미생물이 생성되지 않는 실험을 통하여 니덤이 주장한 미생물 자연발생설을 반박하였다.
이와 같은 역사를 통하여 빠트릴 수 없는 인물들이 있다. 미생물학의 아버지로 평가받는 프랑스의 화학자 ‘파스퇴르’(Louis Pasteur, 1822-1895)와 세균학의 아버지 독일의 세균학자 ‘코흐’(Robert Koch. 1843-1910)이다. 파스퇴르는 1856년 포도주 발효 현상에 대한 연구에서 효모로 인한 정상적인 발효와 미생물에 의하여 생겨나는 비정상 발효를 규명하였다. 이어 1861년 모든 생물은 어버이와 같은 원형에서 생겨난다는 ‘생물 속생설’을 주창하였다. 이에 생물의 자연발생설을 바로잡으면서 미생물이 모든 질병의 원인임을 증명하여 1863년 저온살균법을 최초로 시행하여 미생물에 의한 질병 예방의 길을 열었다.
이후 1875년 더욱 논리적인 살균법을 정립하였으며 닭 콜레라에서부터 식물과 동물의 탄저병에 이르는 여러 전염병 연구에 천착하여 1880년 닭 콜레라 전염병 예방 백신을 발견하였다. 이후 광견병 연구를 통하여 1885년 인체 예방주사에 성공하였다. 이는 세균에 의하여 감염되는 동식물의 전염병과 바이러스를 통하여 발병하는 광견병을 극복한 것으로 전염성 질병의 원인이 병원성 미생물이라는 사실을 규명한 것으로 인류사에 지대한 업적이었다.
이와 같은 파스퇴르와 함께 시대의 경쟁자로 인류의 공헌자로 큰 빛을 남긴 세균학의 아버지 독일의 세균학자 ‘코흐’는 1876년 최초로 탄저균의 실체를 규명하였으며 1882년 결핵균과 1884년 콜레라균을 발견하였다. 코흐는 모든 질병은 질병을 일으키는 미생물이 존재한다는 사실을 헤아렸다. 이에 특정한 미생물을 배양하는 방법으로 조수 페트리(petri)의 지혜로 우뭇가사리(한천)에 육즙과 같은 영양분을 섞어 굳힌 젤리 형태의 세균 배양기 ‘한천배지’(寒天培地)를 만들고 이와 같은 배지를 담는 실험 용기 페트리 접시( petri dish)를 만들어 다양한 세균 배양에 성공하였다.
이와 같은 코흐는 병원균은 해당 질병을 앓고 있는 동물에게서 발견하여, 그 병원균을 순수배양으로 분리하며, 분리 배양한 병원균을 동물에 접종하면 같은 질병이 생겨나야 하고 이처럼 감염된 동물에서 다시 같은 병원균을 분리할 수 있어야 한다는 세균학 연구의 4원칙을 제시하였다.
이와 같은 세균(bacteria)과 바이러스의 관계는 오늘날 무한하게 발전한 현대의학에서도 끝없는 연구가 진행 중이다. 먼저 세균이 고유한 염색체 이외에 스스로 복제할 수 있는 작은 유전물질 플라스미드(plasmid)와 세포막( Cell Membrane) 중 일부가 다른 세포로 전이되면서 변이된 독립형 바이러스가 생성되었을 것이라는 설득력이 있는 연구까지 발표되었지만, 명확하게 규명되지 못하고 있다.
신종 코로나바이러스의 위협적인 확산은 세계를 덮치고 있지만, 발병국 중국에서조차 발병 경로와 원인마저 명확하게 헤아리지 못하고 있다. 14억 5천만에 이르는 세계 1위의 인구와 한반도의 44배로 미국과 캐나다에 이은 세계 3위의 국토를 가진 거대한 대륙 중국은 마침내 세계 각국에서 중국인 입국 금지라는 참담한 현실을 맞고 있다. 아직도 백신 개발은 많은 시간이 필요하며 첨단 문명을 누리고 있는 오늘날 세계 인류는 복면과 같은 마스크 하나로 신종바이러스와 대적하고 있다.
뉴스에 따르면 중국 광둥성 선전시의 제3 인민병원 간질환 연구소가 지난 1일 신형코로나 확진 환자의 대변으로 진행한 검사에서 신종 코로나바이러스 리보핵산(RNA) 양성 반응이 나왔다"면서 '대변과 구강 경로의 전염 가능성을 제기한 사실은 너무나 중요하다. 이에 대하여 지난 2003년 중국에서 시작된 중증 급성 호흡기 증후군 사스(SARS) 발병 때에 신속한 대응으로 확산을 막아 사스의 영웅으로 평가받았던 중국 공정원 원사 중난산(鐘南山)이 심중한 언급으로 이를 주지시켰다. 중난산은 ‘분변에서 바이러스가 발견되는지, 분변이 바이러스를 전염시키는지 극도의 경계가 필요하다면서 비말 (침방울)이나 접촉을 통한 전염으로 알려진 신종 코로나바이러스가 대변-구강 경로 전염을 의미한 것으로 이는 이제까 지의 방역체계와 함께 또 다른 대책이 강구되어야 하는 사실과 맞닿아 있는 내용인 까닭이다.
이어 중난산은 신종 코로나바이러스에 대한 가장 주요한 대처는 '조기 발견과 조기 격리'라는 점을 강조하였다. 필자가 이와 같은 글을 쓰게 된 주요한 요인도 바로 가장 중요한 검역에 중점을 두어 오랜 역사에 담긴 이야기를 쓰려하였다. 그러나 먼저 설명되어야 할 내용이 많아 쓰려하였던 이야기 근처에도 미치지 못하고 다음 회로 미루며 많은 이야기를 장황하게 늘어놓고 말았다. 의학에 전문적인 입장이 아닌 세계의 오랜 역사를 헤아려온 상식으로 접근한 내용임을 헤아려주기 바란다. 이일영(한국미술센터 관장, 칼럼니스트 시인. artwww@naver.com)
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넥서스 사이언스 커뮤니케이션과 트리니티 칼리지가 공동 제작한 코로나19 바이러스 모형도. © 로이터=뉴스1 |
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