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[바이오토픽] COVID-19 감수성/방어 유전자 있나?
의학약학 양병찬 (2020-03-31)

COVID-19 감수성/방어 유전자 있나?

© Clinical OMICs

새로운 팬데믹 코로나바이러스가 초래한 COVID-19은 이상하게도—그리고 처참하게도—사람을 가린다. 일부 감염자만 병에 걸리고 대부분의 중환자는 노인이나 합병증(예: 심장병) 환자이지만, 건강하고 심지어 비교적 젊은 환자들 중에서도 간혹 사망자가 나오기 때문이다. 연구자들은 이런 미스터리를 해명하기 위해 환자들의 유전체 검사를 통해 DNA 변이를 찾아내려 하고 있다. 이는 고위험군 환자를 확인하고 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 보인다.

그런 프로젝트들 중에는 수천 명의 참가자들(코로나바이러스 감염자 포함)을 대상으로 진행되고 있는 기존 연구도 있고, 이탈리아와 같은 핫스팟의 환자들을 대상으로 DNA를 수집하는 새로운 연구도 있다. 그들의 목표는, 중증환자—그러나 당뇨병, 심장병, 폐질환과 같은 기저질환이 없는 환자—와 경증 또는 무증상 환자의 DNA를 비교하는 것이다. "현재 임상별 지역별로 많은 차이가 나타나고 있다. '그중에서 얼마만큼이 유전적 감수성(genetic susceptibility)으로 설명될 수 있는지'는 매우 중요한 문제다."라고 핀란드 헬싱키 대학교 부설 분자의학연구소(FIMM)의 안드레아 가나(유전학)는 말했다.

일부 연구자들은, 그런 유전자 사냥에서 뭐가 발견될지 예측하기 어렵다며 난색을 표한다. 그러나 코로나 바이러스가 기도에 침입하기 위해 사용하는, 표면단백질인 「안지오텐신 전환효소 2(ACE2: angiotensin-converting enzyme 2)」를 코딩하는 유전자와 같은 유력한 용의자가 있다. "ACE2 유전자의 변이는 수용체(receptor)를 변형함으로써, 바이러스의 세포 침입을 쉽거나 어렵게 만들 수 있다"라고 미국국립알레르기감염병연구소의 필립 머피(면역학)는 말했다. 그의 연구실에서는 또 다른 인간 세포표면단백질인 CCR5에서 비교적 흔한 변이를 찾아낸 바 있는데, 그 변이는 어떤 사람들에게 유별난 HIV 저항성을 부여한다.

가나는 중요한 연구를 지휘하고 있는데, 그 내용은 전 세계 COVID-19 환자들의 유전자 데이터를 수집하는 것이다. "그 아이디어는 약 2주 전 자연스럽게 떠올랐다. 컴퓨터 앞에 앉아 있는 사람들은 누구나 이 위기를 목도하고 있었다"라고 가나는 말했다. 그는 유전체 분야의 강자로 군림하는 브로드연구소와 제휴하고 있다.

그는 FIMM의 마크 달리 소장과 함께 「COVID-19 숙주 유전학 이니셔티브(Host Genetics Initiative)」라는 웹사이트를 신속히 만들어(참고 1) 동료들과 연계하고 있는데, 그들은 DNA와 건강 간의 관련성을 찾아내기 위해 바이오은행(biobank)를 설립하여 수년간 수천 명의 지원자들을 추적하고 있다. 대부분 유럽과 미국에 소재하는 10여 개 바이오은행들은 참가자들로부터 COVID-19 데이터를 수집하는 데 관심을 표명했다. 그중에는 핀젠(FinnGen)과 마운트 사이나이 이칸 의대의 바이오은행이 포함되어 있는데, 핀젠은 핀란드 인구 500만 명 중 5%의 DNA 샘플과 건강 데이터를 보유하고 있으며 마운트 사이나이는 5만 명 참가자의 데이터를 보유하고 있다.

세계 최대의 바이오은행 중 하나로, 50만 명의 참가자에 대한 DNA를 보유한 영국바이오은행(UK Biobank)도 이번 달 트위터(참고 2)를 통해 "참가자들의 COVID-19 건강 데이터를 추가할 예정"이라고 밝혔다. 한편 아이슬랜드의 디코드 제네틱스(deCODE Genetics)는 많은 국민들의 신종 코로나바이러스 감염 검사에 협조해 왔다(참고 3). "우리는 정부의 승인을 얻어 관련 데이터를 데이터베이스에 추가했는데, 그중에는 364,000명의 거주자 중 절반에 대한 유전체와 건강 데이터가 포함되어 있다. 우리는 유전자변이와 COVID-19 증상 간의 관계를 이해하는 데 기여하기 위해 최선을 다할 것이다"라고 디코드 제네틱스의 CEO 카리 스테판손은 말했다.

하버드 대학교의 조치 처치가 이끄는 퍼스널 지놈프로젝트(Personal Genome Project; 참고 4)도 방어적/감수성 DNA 변이를 확인하기 위해, 전유전체, 조직 샘플, 건강 데이터를 연구용으로 공유할 의사가 있는 사람들을 모집하고 있다. 그들은 이번 달 초 수천 명의 참가자들에게 설문지를 보내 COVID-19 상태를 물었는데, 48시간 내에 600여 명의 미국인들이 설문에 응답했다고 한다. "대부분의 참가자들은 연구에 협조하기를 원하고 있는 것으로 보인다"라고 처치는 말했다. 그가 이끄는 연구팀은 아직 가나의 이니셔티브에 가담하지 않았다.

가나의 이니셔티브에 협조하고 있는 다른 연구자들은, 유전체 연구를 수행하기 위해 COVID-19 환자들을 병원 내에서 직접 모집하고 있다. 이탈리아 시에나 대학교의 알레산드라 레니에리(유전학)는 10여 개 이탈리아 병원에서, 원하는 환자의 DNA 샘플을 수집하기 위해 연구윤리위원회의 승인을 기다라고 있다. "나는 숙주의 유전적 차이가 중증급성폐렴에 대한 감수성의 핵심요인이라고 생각한다"라고 레니에르는 말했다.

록펠러 대학교에서 (건강한 사람의 특정 중증질환에 대한 감수성을 높이는) 희귀유전자를 전문적으로 연구하는 장-로랭 카사노바(소아과학)는 전 세계 소아과학자들의 네트워크를 구성하여, 집중치료시설에 입원할 정도로 심각한 COVID-19을 앓고 있는 '비교적 소수의 젊은 환자들'을 찾고 있다. "우리는 '종전에 건강했던 50세 미만 환자들'을 집중적으로 연구하고 있다. 왜냐하면, 그들의 증상은 유전자에 기반할 가능성이 높기 때문이다"라고 그는 설명했다.

ACE2 수용체의 유전적 변이 외에도, 과학자들은 바이러스와 세균에 대한 면역계 반응에 영향을 미치는 「HLA(human leukocyte antigen) 유전자」가 질병의 중증도(severity)에 영향력을 행사하는지 여부를 알고 싶어 한다. 그리고 일부 연구자들은 특정 사례를 추적하고 싶어 하는데(참고 5), 그것은 중국의 연구팀이 한 출판전 논문에서 보고한 "O형 혈액을 가진 사람들이 바이러스로부터 보호받을 수 있다"(참고 6)는 것이다. "우리는 그 연구결과가 확고한지 여부를 알아내려고 노력하고 있다"라고 가나의 이니셔티브에 가담한 스탠퍼드 대학교의 마누엘 리바스(인간유전학)는 말했다.

맹렬히 확산되고 있는 코로나바이러스는, 조만한 그런 유전자들을 사냥하는 데 도움이 될 만한 COVID-19 환자의 수를 늘려 연구를 가속화할 것으로 예상된다. 가나는 향후 2개월 내에 최초의 감수성 유전자가 확인될 것으로 예상하고 있다.

※ 참고문헌
1. https://www.covid19hg.com/
2. https://twitter.com/uk_biobank/status/1239603172739616768?s=20
3. https://nordiclifescience.org/covid-19-first-results-of-the-voluntary-screening-on-iceland/
4. https://www.personalgenomes.org/us
5. https://www.preprints.org/manuscript/202003.0356/v1
6. https://www.healthline.com/health-news/does-your-blood-type-increase-your-risk-for-coronavirus#What-the-study-says

※ 출처: Science www.sciencemag.org/news/2020/03/how-sick-will-coronavirus-make-you-answer-may-be-your-genes#

 

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
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