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[바이오토픽] 중증 COVID-19의 위험요인 중 하나는 네안데르탈인의 DNA에서 유래한 듯
생명과학 양병찬 (2020-10-28)

유전자분석 결과, SARS-CoV-2에 심각한 반응을 보이는 사람들 중 일부는 네안데르탈인 DNA의 특정 부분을 물려받았기 때문인 것으로 밝혀졌다. 그러나 우리의 선조들에게 모든 책임을 뒤집어씌울 수는 없다.
 

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▶ COVID-19와 싸우는 데 있어서 핵심 부분은, 어떤 사람이 다른 사람들보다 더 심각한 증상을 경험하는 이유를 이해하는 것이다. 올해 초, 50,000개의 뉴클레오타이드로 구성된 DNA 구역(인간 유전체의 0.002%에 해당함)이 '중증 COVID-19 감염' 및 '병원 입원'과 관련된 것으로 밝혀진 바 있다(참고 1). 제버그와 파보는 9월 30일 《Nature》에 실린 논문에서(참고 2), 그 영역이 네안데르탈인에게서 물려받은 유산이라고 보고했다. 그들의 연구 결과는 '어떤 사람들이 중증 COVID-19에 더 취약한 이유'를 해명할 뿐만 아니라, '인류 진화의 생물학'에 대한 통찰을 제공한다.

유전체 내의 다른 시퀀스와 물리적으로 가까운 DNA 시퀀스는 종종 통째로 대물림 된다. 따라서 그런 DNA 묶음—일배체(haplotype)라고 부른다—은 긴밀히 연결된 변이(variant)를 포함한다. 예컨대 올해 초 기술된 COVID-19 위험요인 일배체(참고 1)에는 '통째로 대물림(확률 98%)되는 50,000개의 뉴클레오타이드'에 걸친 변이가 포함되어 있다. 그처럼 기다란 일배체는 긍정적 선택(positive selection)의 결과물로서 우리의 유전체에 보존되어 있을 가능성이 높다. 왜냐하면 현생인류의 생존기회 및 생식성공에 기여했을 것이기 때문이다. 또한 그것은 호미닌 고인류(예: 데니소바닌, 네안데르탈인)와의 이종교배의 결과물일 가능성이 높다.

현생인류의 유전체 중 약 1~4%는 호미닌에서 유래한 것으로 알려져 있다(참고 3). 지금까지 남아 있는 고인류의 유전자 중 상당수는 현생인류에게 해로우며, 불임 및 질병위험 상승과 관련되어 있다(참고 4). 그러나 그중 일부는 이롭다. 예컨대 EPAS1이라는 유전자의 데니소바인 유사 버전은 현대 티베트인들이 극단적인 고지대에 정착하는 데 도움을 줬다(참고 5). 그리고 어떤 네안데르탈인 유전자는 통증 감수성을 증가시켰고(참고 6), 어떤 네안데르탈인 유전자는 바이러스를 물리치는 데 도움을 줬다(참고 7).

▶ COVID-19 위험요인 일배체가 우리의 조상에서 비롯되었는지 여부를 알아내기 위해, 제버그와 파보는 인터넷에 등록된 전 세계의 고인류 유전체 데이터베이스를 비교했다. 그 결과, 그 영역은 약 5만 년 전 오늘날의 크로아티아에 살았던 네안데르탈인 개체의 유전체 속 일배체와 매우 유사한 것으로 밝혀졌다. 그러나 그와 비슷한 데니소바인 유전체는 전혀 찾아볼 수 없었다.

다음으로, 저자들은 현생인류 집단에서 「네안데르탈인에서 유래하는 일배체」의 유병률을 체크했다. 그 결과, 동아시아와 아프리카의 사람들 중에는 매우 희귀하거나 전혀 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다. 그리고 남아메리카와 유럽인의 경우, 위험한 일배체는 약간(각각 4%와 8%) 존재하는 것으로 나타났다. 그와 대조적으로, 남아시아인의 경우에는 30%, 그리고 방글라데시인의 경우에는 무려 37%나 존재하는 것으로 나타났다.
 

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Uneven global spread of a genetic risk factor for COVID-19. / ⓒ Nature


이상의 분석결과를 종합하여, 저자들은 "「네안데르탈인에서 유래하는 일배체」가 특정 그룹의 COVID-19 위험에 상당히 기여했다"는 가설을 제기했다. 그들의 가설은 영국 통계청이 집계한 병원 데이터(참고 8)에 의해 뒷받침된다. 그 데이터에 따르면, 영국에 거주하는 방글라데시계 주민의 COVID-19로 인한 사망률은 일반 국민의 2배에 달한다고 한다(물론, 「네안데르탈인에서 유래하는 일배체」 말고 다른 위험요인도 작용했을 것이다).

그런데 이 일배체가 일부 집단에 보존되어 있는 이유가 뭘까? 저자들은, 그것이 인류를 다른 고(古)병원체로부터 인류를 보호해 줌으로써 특정 인구집단에서 긍정적 선택을 받았을 거라고 추론한다(참고 9). 그러나 SARS-CoV-2에 감염되었을 때, 그 유전자가 매개하는 방어적 면역반응이 너무 공격적이어서, (중증 COVID-19 환자에서 관찰되는) 치명적 면역반응에 이르렀다고 한다. 결과적으로, 한때 생존자에게 이로웠던 일배체가 지금은 되레 유래효과를 초래한다는 것이다.

▶ 위험한 일배체와 임상결과 간의 이러한 상관관계에도 불구하고, 한 개인이 중증 COVID-19로 발전할 위험을 하나로만 설명할 수는 없다. 우리의 유전자와 그 기원이 COVID-19(그리고 다른 감염병)의 발병 및 진행에 영향을 미치는 것은 분명하지만, 환경요인도 질병의 임상적 결과에 핵심적인 역할을 수행한다.

예컨대, 아프리카인들 사이에는 「네안데르탈인에서 유래하는 일배체」가 거의 존재하지 않음에도 불구하고, COVID-19로 인한 그들의 사망률은 (지리적·사회경제적 요인을 보정한 후에도) 다른 인종집단보다 높다(참고 10, 참고 11). 그렇다면, '네안데르탈인에게서 물려받은 DNA'보다 '사회적 불평등과 그 영향'이 COVID-19로 인한 사망에 더 큰 영향을 미친다는 이야기가 된다.

'우리 조상의 유전적 유산(genetic legacy)이 지금의 팬데믹에 일정 부분 영향력을 행사했다'고 생각하는 것은 매우 흥미롭다. 그러나 조상에게서 물려받은 DNA가 항바이러스 반응에 영향을 미치는 메커니즘은 분명하지 않다. 물론, 다양한 집단의 사람들을 더 많이 분석함으로써 '유전자와 COVID-19 간의 관계'를 밝히려는 글로벌 노력(이를테면 「COVID-19의 숙주 유전학 이니셔티브(COVID-19 Host Genetics Initiative)」; 참고 12)은 질병의 원인을 이해하는 데 도움이 된다. 그러나, 설사 COVID-19 반응에 관여하는 유전자를 물려받았더라도, 사회적 요인과 행동을 통제하는 수단(예: 사회적 거리두기, 마스크 착용)이 우리에게 있는 한 감염의 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 명심해야 한다.
 

※ 참고문헌
1. https://doi.org/10.1056%2FNEJMoa2020283
2. https://doi.org/10.1038%2Fs41586-020-2818-3
3. https://doi.org/10.1126%2Fscience.1188021
4. https://doi.org/10.1038%2Fnature12961
5. https://doi.org/10.1038%2Fnature13408
6. https://doi.org/10.1016%2Fj.cub.2020.06.045
7. https://doi.org/10.1016%2Fj.cell.2018.08.034
8. https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/908434/Disparities_in_the_risk_and_outcomes_of_COVID_August_2020_update.pdf
9. https://doi.org/10.1016%2Fj.cell.2018.02.031
10. http://go.nature.com/3jcxezx
11. http://go.nature.com/2h4qfqu
12. http://www.covid19hg.org/

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-020-02957-3

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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 리포터로...
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