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[바이오토픽] 긴급 진단: 코로나바이러스 재감염의 핵심 포인트 세 가지
의학약학 양병찬 (2020-09-07)

코로나바이러스 재감염은 '장기적인 면역', 'COVID-19의 속성', '백신의 전망'에 대한 의문을 제기한다.

COVID-19 reinfection was reported in Nevada patient, researchers said. The report came several days after the first confirmed coronavirus reinfection in the world identified in Hong Kong

COVID-19 reinfection was reported in Nevada patient, researchers said. The report came several days after the first confirmed coronavirus reinfection in the world identified in Hong Kong. / ⓒ Nevada Health Response website

지지난주 "한 홍콩 남성이 COVID-19에 걸렸다 회복된 지 몇 달 후 코로나바이러스에 다시 감염되었다"는 뉴스가 보도되었을 때(참고 1), 일본의 면역학자 이와사키 아키코(岩崎明子)는 이례적인 반응을 보였었다. "나는 정말 행복했었다." 그녀는 이렇게 말한다. "그건 '면역반응이 작동하는 메커니즘'의 교과서적인 사례이기 때문이다."

예일 대학교에서 'SARS-CoV-2에 대한 면역반응'을 연구해 온 이와사키에게, 그 사례는 고무적이었다. 왜냐하면 두 번째 감염이 증상을 초래하지 않았기 때문이다. "그것이 시사하는 것은," 그녀는 이렇게 말한다. "그 남성의 면역계가 '지난번에 그 바이러스와 조우했었다'는 사실을 기억해 내고 분기탱천하여, 큰 손상이 일어나기 전에 반복감염(repeat infection)을 물리쳤다는 것이다."

그러나 일주일도 채 안 지나 그녀의 기분은 바뀌었다. 미국 네바다주의 공중보건 연구자들이 두 번째 재감염 사례를 보고했는데, 이번에는 증상이 되레 더 심각했기 때문이다. 그렇다면, 면역계는 바이러스를 방어하는 데 실패했을 뿐만 아니라, 한술 더 떠서 사태를 악화시켰단 말인가? "네바다 사례는 내 기분을 다운 시켰다"고 이와사키는 말한다.

COVID-19가 널뛰듯 하는 세상에, 이처럼 상반된 일화는 널려 있다. 그리고 이와사키는 잘 알고 있다. 겨우 몇 건의 사례에서 「SARS-CoV-2에 대한 장기적인 면역반응」에 대한 결론을 도출해 낼 수는 없다는 사실을 말이다. 그러나 이와사키와 다른 전문가들은 이렇게 예상하고 있다. "앞으로 수 주 ~ 수개월 동안 더 많은 재감염 사례가 보고됨으로써, '면역계에 의존하여 팬데믹을 종식시킬 수 있을 것인가'에 대한 청사진이 그려질 것이다."

데이터가 조금씩 누적됨에 따라, 《Nature》는 연구자들이 해결하려고 노력하고 있는 '코로나바이러스 재감염에 대한 핵심적인 의문' 3가지를 긴급 점검했다.

재감염은 얼마나 흔한가?

지난 몇 달 동안 '재감염의 가능성'에 대한 보고서들이 떠돌았지만, 홍콩과 네바다의 사례는 '두 번째 감염은 첫 번째 감염이 지속된 것에 불과하다'는 가능성을 최초로 배제한 것으로 보인다.

두 번의 감염이 분리된 사건(separate event)이었는지 확인하기 위해, 홍콩과 네바다의 연구팀은 첫 번째와 두 번째 감염의 바이러스 유전체들을 시퀀싱했다(참고 2, 참고 3). 그 결과 발견된 시퀀스의 차이는 '첫 번째와 두 번째 감염을 초래한 바이러스는 각각 다른 변이체였다'고 확신하기에 충분했다.

그러나 두 건의 사례만 갖고서 재감염의 빈도(frequency)를 논하는 것은 어불성설이다. "지금껏 전 세계에서 2,600만 건의 코로나바이러스 감염이 일어났음을 감안할 때, 겨우 몇 건의 재감염 사례에 놀라 호들갑을 떠는 건 난센스일 수 있다"라고 텍사스 의대의 토머스 가이스버트(바이러스학)는 말한다. "재감염의 유병률을 알려면 더 많은 정보가 필요하다."

그동안 흐른 시간과 투입된 자원을 감안할 때, 재감염 사례에 대한 추가적인 정보는 조만간 입수될 것으로 보인다. 즉 수많은 나라에서, 첫 번째 감염의 파도가 몰아친 후 충분한 시간이 흘렀다. 일부 지역에서는 새로운 집단감염을 경험하고 있어, 사람들에게 바이러스에 재노출될 기회를 제공하고 있다. 게다가 검사의 속도와 접근성도 훨씬 더 높아졌다. 예컨대 홍콩 남성의 재감염은 스페인을 여행한 후에 발생했으며, 그는 귀국 길에 홍콩 공항에서 SARS-CoV-2 검사를 받았다.

"한편, 공중보건 분야에서 검사에 종사하는 과학자들도 새로운 환경에 적응하기 시작하고 있다"라고 네바다 주립 공중보건연구소의 마크 판도리 소장은 말했다. 1차 팬데믹 파도가 몰아칠 때는 검사실이 미어터져, 재감염을 추적한다는 것은 상상조차 할 수 없었다. 그러나 그 이후 판도리의 연구소에서는 숨쉴 틈이 생겨, SARS-CoV-2 검사에서 양성판정을 받은 사람들에게서 채취한 바이러스 유전체를 신속히 시퀀싱할 수 있게 되었다.

"이 모든 요인들로 인해, 가까운 미래에 재감염을 발견하고 검증하는 일이 한결 수월해질 것이다"라고 홍콩 대학교의 켈빈 토(임상미생물학)는 말했다.

두 번째 감염은 첫 번째 감염보다 심각한가, 아니면 경미한가?

이와사키와 마찬가지로, 프랜시스 크릭 연구소의 바이러스학자 조너선 스토이는 홍콩 남성이 두 번째 감염에서 증상을 보이지 않았다는 점을 찜찜하게 여기고 있다. "단일사례에서 결론을 도출한다는 것은 어렵지만," 그는 말한다. "나는 거기에 무슨 의문이 도사리고 있을 거라고 생각한다."

스토이에 따르면, COVID-19의 중증도(severity)는 사람에 따라 크게 다르며, 똑같은 사람이라도 감염에 따라 다를 수 있다고 한다. 예컨대 '바이러스의 초기용량(initial dose)', 'SARS-CoV-2 변이체들 간의 차이', '개인의 전반적 건강상태'와 같은 변수들이 재감염의 중증도에 영향을 미칠 수 있다. "홍콩 남성의 재감염에 얽힌 의문은, 선행연구에서 제기되었던 것만큼이나 많다"고 그는 말한다.

면역학적 기억(immunological memory)이 두 번째 감염에 영향을 미쳤는지 여부를 판단하는 것은, 특히 백신을 개발하는 데 매우 중요하다. 만약─홍콩 남성의 경우처럼─두 번째 감염에서 증상이 감소하는 게 일반적이라면, 면역계가 제대로 작동하고 있음을 시사한다.

"그러나 만약─네바다 사례에서처럼─두 번째 감염의 증상이 지속적으로 악화된다면, 면역계가 사태를 악화시킬 수 있음을 시사한다"라고 호주 퀸즐랜드 대학교와 월터&엘리자의학연구소(Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research)의 가브리엘레 벨츠(면역학)는 말한다. 예컨대, 중증 COVID-19 사례 중 일부는 '마구잡이 면역반응'에 의해 악화되어 건강한 조직을 손상시킨다. 첫 번째 감염에서 그런 경험을 한 사람들은, 두 번째 감염에서도 그런 경험을 할 수 있는 소지가 다분하다는 것이 벨츠의 생각이다.

또 다른 가능성은, SARS-CoV-2에 대응하여 만들어진 항체가 두 번째 감염을 물리치기는커녕 조장한다는 것이다. 이런 현상─이것을 항체의존성향상(antibody-dependent enhancement)이라고 한다─은 매우 드물지만, 연구자들은 이미 MERS 백신을 개발하는 과정에서 우려스러운 징후를 발견한 적이 있다.

"더 많은 재감염 사례가 축적됨에 따라, 연구자들은 이상과 같은 가능성들을 타진할 수 있게 될 것이다"라고 태국 출랄롱코른 대학교(Chulalongkorn University)의 용 푸보라완(바이러스학)은 말했다.

재감염이 백신의 전망에 대해 던지는 시사점은?

"역사적으로, 가장 만들기 쉬운 백신은 '첫 번째 감염이 지속적인 면역(lasting immunity)으로 이어지는 질병'에 대한 백신이었다"라고 매사추세츠주 소재 보스턴소아병원의 소아감염병 전문의인 리처드 맬리는 말했다. 그 대표적 사례는 홍역과 풍진 백신이다.

"그러나 재감염 가능성이 'SARS-CoV-2에 대항하는 백신은 무용지물이다'라는 것을 의미하지는 않는다"고 맬리는 덧붙였다. 예컨대 일부 백신들은 방어력을 유지하기 위해 추가접종(booster shot)을 필요로 한다. "그러므로 겁먹지 말아야 한다. '백신이 개발되기는 글렀다'라든지 'SARS-CoV-2에 대항하는 천연면역력(natural immunity)은 생겨날 수 없다'고 단정하지 말아야 한다."

"재감염에 대해 더 많이 알면, 백신을 개발하는 데 도움이 된다"라고 푸보라완은 말했다. "왜냐하면 어떤 면역반응이 면역력을 유지하는 데 중요한지를 알 수 있기 때문이다." 예컨대, 연구자들은 '항체가 특정 수준 이하로 떨어질 경우, 재감염에 취약해진다'는 사실을 발견할 수 있다. 그렇게 된다면, 연구자들은—아마도 추가접종을 이용하여 항체의 수준을 유지함으로써—그에 상응하는 백신접종 전략을 설계할 수 있을 것이다.

"SARS-CoV-2에 대항하는 백신접종 전략을 구상하느라 애를 먹는 공중보건 당국자들에게, 추가접종은 달갑잖은 소식이다. 그러나 그렇다고 해서 SARS-CoV-2에 대한 장기적인 면역(long-term immunity)이 물 건너간 것은 아니다"라고 맬리는 말한다.

그럼에도 불구하고, 맬리는 "백신이 2차 감염을 완전히 예방하는 것은 아니고, 증상을 줄일 뿐"이라는 가능성을 우려하고 있다. 그럴 경우 백신이 약간의 혜택을 제공하겠지만, '백신 접종자'를 '무증후성 SARS-CoV-2 보균자'로 쉽게 전환함으로써 '취약한 사람들'을 위험에 빠뜨릴 수 있다. 예컨대 노인들은 COVID-19의 가장 큰 피해자이지만, 백신에 잘 반응하지 않는 경향이 있다.

그러므로 맬리는 ‘SARS-CoV-2에 재감염된 사람들이 얼마나 많은 바이러스를 배출하는지’에 대한 데이터를 손꼽아 기다리고 있다. “재감염자들은 미래 확산의 중요한 저장소(reservoir) 역할을 여전히 수행할 수 있다”고 그는 말한다. “만약 현재의 난맥상을 타개하고 싶다면, 재감염자의 바이러스 배출량에 대해 더 잘 이해할 필요가 있다.”

※ 참고문헌
1. https://ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=320838&SOURCE=6
2. https://doi.org/10.1093%2Fcid%2Fciaa1275
3. https://doi.org/10.2139%2Fssrn.3680955

※ Nature https://www.nature.com/articles/d41586-020-02506-y
 

그리고 잘 지내시나요, 올리버 색스 박사님?

  추천 3
  
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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 리...

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