백신 개발의 관건은 "의미 있는 변이"

코로나19의 빠른 유전자 돌연변이로 변종 바이러스가 등장하여 백신 개발에 난항을 겪고 있다는 정보가 괴담처럼 퍼져 있다. 코로나19 바이러스의 돌연변이는 정말 손쓸 수 없이 우리를 위협하는 존재일까?

바이러스는 염기가 죽 늘어선 유전물질이 단백질로 둘러싸여 있는 구조로, 숙주에 의존해 살아가며 유전물질을 복제하는 특징을 가진다. 때문에 새로운 개체에 적응하고 백신에 저항하기 위해 새로운 돌연변이를 만들어 모습을 바꿀수록 생존에 유리해진다.

바이러스는 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 나뉜다. 이 둘은 복제에 관여하는 효소의 특성이 다르다. DNA 바이러스는 유전물질을 복제하는 과정에서 오류가 발생하면 이를 꼼꼼히 체크하여 교정한다. 이로 인해 천천히 증식하는 대신 돌연변이율이 낮다. 반면, RNA 바이러스의 경우 오류를 체크하는 기능이 없기 때문에 오류가 발생해도 그대로 전달한다. 그래서 매우 빠르게 증식하는 대신 돌연변이율이 높은 특징을 갖는다.

코로나19 바이러스는 이 중 RNA 바이러스에 속하기 때문에 돌연변이에 대한 이슈가 끊임없이 쏟아지고 있는 것이다. 대표적인 RNA 바이러스에는 매년 다른 변이로 발견되어 사람들의 건강을 위협하고 있는 인플루엔자 바이러스(독감)가 있다. 최근 연구에 의하면 코로나19 바이러스가 이 인플루엔자 바이러스에 비해 돌연변이 속도가 빠르지 않을 것으로 예측되고 있다.

RNA 바이러스는 4가지 염기(A, U, G, C)가 한 줄로 늘어선 형태로, 염기 3개가 모여 하나의 아미노산을 만든다. 이 아미노산이 여러 개 모여 바이러스 표면에 돌기 형태로 존재하는 스파이크 단백질*이 되기도 하며, 겉을 감싸는 피막 단백질이 되기도 한다. 바이러스가 돌연변이가 되기 위해서는 염기의 변이로 아미노산이 바뀌어 단백질이 변화해야 하고, 이에 따라 생화학적 특성이 변하는 ‘의미 있는’ 변이가 발생해야 한다. 만약 백신의 타깃이 되는 단백질 부분이 조금 바뀌었더라도 모양이나 기능이 크게 달라지지 않았다면 백신은 유효하게 작용할 수 있다.

코로나19 바이러스의 경우, 염기가 1번부터 29,903번까지 나열되어 있고 이 중 6,000여 곳에서 변이가 발견되었다. 이 중 백신의 타깃이 되는 곳인 스파이크 단백질 유전자를 구성하는 염기는 21,563번부터 25,384번까지이며 약 700여 개의 변이가 발견되었다. 그러나 현재까지 백신의 영향력을 무력화시킬 만큼 의미 있는 돌연변이는 아닐 것으로 추정된다. 감염력이나 병원성*에 변화가 생길 만한 결정적인 부분에 변이가 나타나지 않았기 때문이다. 이에 연구진은 코로나19 바이러스의 돌연변이가 치료제 및 백신 개발에 큰 지장을 주지 않을 것으로 보고 있다.

현재 과학자들은 코로나19 바이러스의 변종을 감시하기 위해 GISAID(https://www.gisaid.org/)를 통해 나라별로 해독한 코로나19 유전자 염기 서열의 정보를 실시간으로 공유하며 바이러스의 계통도를 만들어 가고 있다.

*스파이크 단백질 : 코로나 바이러스의 표면에 왕관처럼 튀어나온 돌기 형태의 단백질로 코로나 바이러스가 숙주 세포 내로 침입할 때 중요한 역할을 함

*병원성: 병원체가 숙주에 감염해 병을 일으키는 원인이 되는 성질.

References:
kobic (https://www.kobic.re.kr/covid19/)