생화학분자생물학회

끊이지 않는 코로나바이러스와의 전쟁

1. 서론

 국내에서 코로나19로 알려진 coronavirus disease 2019 (COVID-19)는 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)에 의해 감염되는 질병이다 (1). 이는 처음 중국 우한시에서 첫 환자가 발견된 이후로 세계적인 대유행(팬데믹, pandemic)으로 확산되었다 (2). 2020년 11월 11일 기준으로 코로나19는 250개 이상의 국가에서 50,676,072명의 환자를 기록하고 있으며 (WHO COVID-19 Dashboard, https://who.sprinklr.com/), 현재 이를 해결하기 위한 효과적이고 안전한 치료제 및 백신의 개발이 전세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 특히, 최근 20년 동안 인류는 다른 2종의 코로나바이러스인 SARS-CoV와 Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV)에 의해서도 공중위생과 경제에 심각한 타격을 입었다 (3). 그러므로, 우리는 또 다른 코로나바이러스에 의한 전염병 창궐의 되풀이를 막기 위해 코로나바이러스의 감염 경로와 특징을 파악하여 미래를 대비할 필요가 있다.  

2. 본론

2-1. 코로나바이러스의 게놈 특성

 코로나바이러스는 모두 RNA를 게놈으로 갖고 있으며, RNA 바이러스는 중합효소의 높은 에러율과 재조합 및 재배열이 용이한 게놈 특성에 따라 다른 바이러스들보다 상대적으로 더 진화적 변이를 겪기 쉽다 (4). 이러한 높은 변이율은 치료를 위한 타겟 단백질의 다양성을 유발하여, 코로나바이러스의 치료제 개발을 어렵게 만든다. 코로나바이러스중 일부는 동물과 사람간에 전이가 가능하여 인수공통감염병을 유발한다. 20세기 들어 사람에게 발생되는 신종 감염병의 75% 이상이 여기에 해당된다. 현재까지 보고된 인수공통감염병 유발 코로나바이러스는 모두 7종으로, 가벼운 감기를 일으키는 HCoV-NL63, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-HKU1가 보고된 반면, SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2는 중증폐렴을 유발한다 (Table 1). SARS-CoV-2 게놈은 SARS-CoV, MERS-CoV와 각각 77.5%, 50%의 서열 유사성을 보인다 (5). Swine acute diarrhea syndrome coronavirus (SADS-CoV)의 인간 감염 사례는 아직 없지만, 인간 세포에도 증식이 가능하다고 보고되었다 (6). 

 Table 1.  Animal origins of human coronaviruses

2-2. 인수공통감염병 유발코로나바이러스의 동물 기원들

 일반적으로 코로나바이러스는 자연에서 박쥐, 낙타, 개, 쥐, 등의 동물 내에서 자연 번식한다. 번식되는 과정에서 특정 환경 및 숙주에 적응해 살아 남기 위해 게놈의 돌연변이가 발생하곤 한다. 특히, 적은 수의 바이러스는 다른 종의 숙주로 전이할 수 있는 능력을 갖게 되고, 이러한 과정의 반복은 결국 인간 감염으로 이루어지게 된다 (7, 8). 특히, 인간에 의해 사육된 동물들은 천연 숙주로부터 인간으로 바이러스를 전달하는 매개체로써 매우 중요한 역할을 한다. SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2는 모두 처음 박쥐로부터 유래되어 중간숙주인 흰코사향고양이, 단봉낙타, 천산갑을 거쳐 각각 인간에게 감염되었을 것으로 추정된다 (8, 9). HCoV-NL63와 HCoV-229E 역시 박쥐로부터 발생되었으며, HCoV-229E는 낙타과 동물들을 매개하여 인간에게 전파되었을 것으로 생각된다. 이와 달리, HCoV-OC43와 HCoV-HKU1는 설치류로부터 기원하였으며, HCoV-OC43는 인간과 소를 감염시키는 종이다. 그러나, 박쥐에서 돼지로 전이되는 SADS-CoV의 인간 감염 사례는 아직 보고된바 없다 (6).

2-3. 코로나바이러스 감염증 발생의 반복과 그 원인

 코로나바이러스는 1930년대 초기에 미국 노스다코타주에서 닭들의 호흡기 질환을 유발하는 바이러스로써 처음 발견되었다 (10). 첫 발견 이후, 다양한 코로나바이러스가 가축에게 경제적 손실을 입히는 호흡기, 소화기 관련 감염병들의 원인체라고 보고되었다. 이러한 바이러스들 중 인수공통감염병의 첫 사례인 HCoV-229E와 HCoV-OC43는 1960년도 중반에 관찰되었다 (11). 그 후, 21세기에 들어 나머지 6종의 바이러스가 집중적으로 발견되었다. 최근 등장이 잦아지는 인수공통감염병의 원인으로 인간의 무분별한 환경 파괴, 야생동물 수렵, 자연고갈, 땅의 황폐화, 기후변화, 가축 사육의 대량화, 등이 있을 수 있다 (UNEP, 2020 https://www.unep.org/). 천연 완충 장치로써 작용하던 자연환경의 악화가 계속된다면, 코로나바이러스 감염증은 지속적으로 등장할 것이라 예상하고 있다. 그 예로, 삼림 벌채와 도시화, 등에 의한 토지 사용 변화는 숲 속 깊이 살고 있던 박쥐가 인간이 기르는 가축이나 다른 지역에서 살던 야생동물과 접촉의 증가를 초래하였다 (Figure 1). 결국, 이런 상황의 반복은 코로나바이러스가 사람에게 전이될 확률을 증가시켰을 것으로 추정된다. 

Figure 1. The effect of deforestation on the ecology of bats

3. 결론

 도시개발에 따른 환경 변화 및 새로운 전염병의 창궐은 미래 사회에서 반복되리라 예상된다. 우리는 새로운 질병을 인식하고, 식품 관련 모니터링과 규제를 강화하며, 동물의 서식지와 생물 다양성을 파괴하지 않는 지속 가능한 토지관리를 통해 동물과 사람의 접촉을 줄이는 것이 필요하다. 그러나, 전염병 발병을 유발하는 도시화 및 기후 변화, 등을 늦출 수는 있어도 완벽한 통제는 사실상 불가능하다. 그러므로, 과학적 진보와 건강에 대한 대규모 투자로 이러한 질병 관리를 위한 시스템 확립이 필요하다. 특히, 제2, 제3의 코로나19 사태에 대비하기 위해 우리는 코로나19 팬데믹 상황의 극복에 최선을 다해야 한다.

참고문헌

1. ​Wang C, Horby PW, Hayden FG and Gao GF (2020) A novel coronavirus outbreak of global health concern (vol 395, pg 470, 2020). Lancet 395, 496-496
2.​ Hui DS, Azhar EI, Madani TA et al (2020) The continuing 2019-nCoV epidemic threat of novel coronaviruses to global health - The latest 2019 novel coronavirus outbreak in Wuhan, China. International Journal of Infectious Diseases 91, 264-266
3.​ Guan WJ, Ni ZY, Hu Y et al (2020) Clinical Characteristics of Coronavirus Disease 2019 in China. N Engl J Med
4.​ Graham RL and Baric RS (2010) Recombination, Reservoirs, and the Modular Spike: Mechanisms of Coronavirus Cross-Species Transmission. Journal of Virology 84, 3134-3146
5.​ Kim JM, Chung YS, Jo HJ et al (2020) Identification of Coronavirus Isolated from a Patient in Korea with COVID-19. Osong Public Health Res Perspect 11, 3-7
6.​ Edwards CE, Yount BL, Graham RL et al (2020) Swine acute diarrhea syndrome coronavirus replication in primary human cells reveals potential susceptibility to infection. Proc Natl Acad Sci U S A 117, 26915-26925
7.​ Calisher CH, Childs JE, Field HE, Holmes KV and Schountz T (2006) Bats: Important reservoir hosts of emerging viruses. Clinical Microbiology Reviews 19, 531-+
8. Cui J, Li F and Shi ZL (2019) Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nature Reviews Microbiology 17, 181-192
9.​ Xiao KP, Zhai JQ, Feng YY et al (2020) Isolation of SARS-CoV-2-related coronavirus from Malayan pangolins. Nature 583, 286-+
10.​ Weiss SR and Leibowitz JL (2011) Coronavirus pathogenesis. Adv Virus Res 81, 85-164
11.​ Lim YX, Ng YL, Tam JP and Liu DX (2016) Human Coronaviruses: A Review of Virus-Host Interactions. Diseases 4