바이오산업동향

The pandemic coronavirus SARS-CoV-2 (shown above) may under certain conditions integrate its genetic material into human cells, confounding COVID-19 diagnostic tests. / ⓒ NIAID


COVID-19에서 회복한 사람들 중에서, 나중에 SARS-CoV-2 검사에서 양성판정을 받는 사람들이 간혹 있다. 이는 면역계가 코로나바이러스의 2차 공격을 물리치지 못하거나, 감염이 사라지지 않고 오래 끈다는 것을 시사한다. 그런데 색다른 원인을 암시하는 연구결과가 발표되었다. 그 내용인즉, 바이러스가 뜻밖의 장소에 숨어있다는 것이다. 아직은 출판전 서버에 보고되었지만, 이번 연구는 "팬데믹 병원체가 HIV나 다른 레트로바이러스(retrovirus)와 마찬가지로 사람의 염색체에 유전자 코드—그러나 중요한 것은, 그 일부만—를 통합한다"는 것을 시사한다. 만약 사실이고 빈번하다면, 이러한 현상은 '활성형 감염(active infection)의 위양성 신호'에서부터 'COVID-19 치료법 연구의 잘못된 결론'에 이르기까지 광범위한 결과를 초래할 것으로 예상된다.

이러한 현상은 실험실의 배양접시에서 일어났을 뿐이지만, 저자들은 그런 현상이 실제로 일어났음을 시사하는 출판된 연구(SARS-CoV-2에 감염된 사람을 대상으로 한 연구)의 시퀀싱 데이터를 인용했다. 그러나 저자들은 다음과 같이 선을 그었다. "우리의 연구결과가, SARS-CoV-2가 새로운 사본을 대량으로 찍어내기 위해 인간의 세포에 영구적인 유전적 거점을 확립한다는 것을 의미하지는 않는다."

다른 과학자들은 '이번 연구의 중요성'과 '인간 건강과의 관련성'을 놓고 엇갈린 견해를 표명한다. "세상에는 애매모호한 문제가 산적해 있다"고 이번 연구를 주도한 MIT의 루돌프 예니시(분자생물학)는 말했다.

그러나 몇몇 베테랑 레트로바이러스 학자들은 큰 관심을 보이고 있다. "이번 연구는 매우 흥미로운 분자생물학적 분석과 추론으로, 그것을 뒷받침하는 데이터도 첨부되었다"고 인간바이러스학 연구소(Institute of Human Virology)의 로버트 갈로 소장은 논평했다. "확신을 줄 만큼 완벽한 스토리가 제시된 건 아니지만, 나는 그 이야기가 마음에 든다. 내 추측으로는 맞는 말인 것 같다."

모든 바이러스는 자신이 감염시킨 세포에 유전물질을 삽입하지만, 그 유전물질은 일반적으로 세포의 DNA와 분리되어 있다. 「COVID-19에서 회복한 후 SARS-CoV-2 검사에서 양성 판정을 받은 사람들」에 관한 보고서에서 흥미를 느낀 예니시 팀은, 그런 아리송한 결과물이 지리멸렬하여 새로운 바이러스를 생산할 수는 없을지라도, PCR 검사(비강면봉검사와 같은 생물학적 샘플에서 바이러스의 특정한 시퀀스를 탐지하는 검사)의 인공물(artifac)을 반영할지 모른다는 의문을 품게 되었다. "활성형 감염이 사라진 지 한참이 지났음에도, 도처에서 그런 양성판정이 나오는 이유가 뭘까?"라고 예니시는 말했다. 그는 MIT의 리처드 영 연구실과 공동으로 연구를 진행했다.

SARS-CoV-2의 RNA 유전체가 인간 염색체의 DNA에 통합될 수 있는지 알아보기 위해, 예니시가 이끄는 연구팀은 역전사효소(RT: reverse transcriptase; RNA를 DNA로 전환하는 효소)의 유전자를 인간의 세포에 첨가한 후  SARS-CoV-2와 함께 배양했다. 한 실험에서, 연구팀은 HIV에서 추출한 RT 유전자를 사용했다. 또한 그들은 LINE-1 요소(태곳적에 일어난 레트로바이러스 감염의 잔재로, 인간의 유전체 중 약 17%를 차지함)라는 인간 DNA 시퀀스를 이용하여 RT를 제공했다. 그 결과, 두 가지 효소 중 하나를 생산하는 세포는 SARS-CoV-2의 RNA 덩어리를 DNA로 전환하여 인간의 염색체에 통합하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이상의 연구결과를 12월 13일 《bioRxiv》에 포스팅했다(참고 1).

만약 LINE-1의 시퀀스가 인간의 세포에서 스스로 RT를 만든다면, COVID-19를 앓은 사람들의 몸에서 SARS-CoV-2의 통합이 일어날 수 있을 것이다. 또한 SARS-CoV-2와 HIV에 중복감염된 사람들에서도 그런 일이 일어날 수 있다. 이 두 가지 상황은, 더 이상 진성 감염(true infection)을 보유하지 않은 사람들을 대상으로 한 PCR 검사에서 미량의 코로나바이러스의 유전물질이 끈질기게 검출되는 현상을 설명할 수 있다. 또한 그것은 (PCR 검사에 의존하여 체내에 존재하는 감염성 SARS-CoV-2의 양적 변화를 간접적으로 측정하는) COVID-19 치료법 연구에 혼란을 야기할 수 있다.

RT를 발견한 공로를 인정받아 노벨상을 수상한 칼텍의 데이비드 볼티모어(바이러스학)는 이번 연구가 "인상적"이고 이번 발견이 "예상 밖"이라고 하면서도, "예니시와 동료들은 SARS-CoV-2 유전체의 단편이 통합되었다는 사실을 증명했을 뿐"이라고 지적했다. "그것은 코로나바이러스 유전체의 파편이므로 감염성 RNA나 DNA로 이어질 수 없다. 따라서 그건 생물학적 막장이라고 할 수 있다." 볼티모어는 말했다. "게다가 RT를 보유한 세포가 사람의 몸 안에 오랫동안 머물러 있을지, 아니면 사멸할지도 분명치 않다. 이번 연구는 많은 흥미로운 의문들을 제기했다."

글래드스턴 바이러스학 및 면역학 연구소(Gladstone Institute of Virology and Immunology)에서 HIV를 연구하는 멜라니 오트(바이러스학)는 이번 발견을 일컬어 "매우 도발적"이라고 논평하면서도, 철저한 후속연구와 확증이 필요하다고 말했다. "나는 최적화된 상황에서 역전사가 발생할 수 있음을 믿어 의심치 않는다"고 그녀는 말했다. 그러나 그녀의 지적에 의하면, SARS-CoV-2 RNA의 복제는 세포질의 특화된 구획에서 일어난다고 한다. "'감염된 세포 안에서 바이러스 RNA의 복제가 일어나는지 여부'와 '세포핵 안에서 유의미한 통합이 일어나는 것'은 별개의 문제다"라고 그녀는 덧붙였다.

터프츠 대학교의 존 코핀(레트로바이러스학)는 이번 연구를 "믿을 만하다"고 부르며, 'LINE-1의 RT로 인해 바이러스의 유전물질이 인간에게 통합될 수 있다'는 확고한 증거가 존재하지만, 자신은 아직 확신하지 않는다고 덧붙였다. 그는 "SARS-CoV-2의 시퀀스가 인간의 세포에 존재한다는 증거는 더욱 확고해야 한다"고 말하며, 예니시 팀이 수행한 in vitro 실험은 (그가 좋아하는) 통제가 부족했다고 지적했다. "전반적으로, 저자들의 추론에도 불구하고 그 현상은 생물학적 타당성이 부족하다"고 그는 말했다.

피츠버그 대학교의 잔드레아 암브로스(레트로바이러스학)에 의하면, 그런 유형의 통합은 설사 일어난다고 해도 극히 드물다고 한다. 또한 그녀는, 인간의 유전체에 존재하는 LINE-1 요소가 활성화되는 경우는 드물다고 지적한다. "SARS-CoV-2에 주로 감염되는 다양한 세포에서 LINE-1 요소가 활성화되는지는 불분명하다"고 그녀는 말했다.

트위터에서 신랄한 비평가로 유명한 포스닥 연구원(레트로바이러스 전공)은 이번 출판전 원고의 결론을 "강력하고, 위험하고, 대체로 근거 없는 주장"이라고 폄하했다(참고 2). 예니시는, 자신이 기술한 통합이 '감염성 SARS-CoV-2의 생산'으로 이어지지 않는다는 점을 분명히 했다. "우려할 만한 것은 없다. 나 역시 모든 비판자들이 제기한 의문들을 해명하려고 노력하고 있다"고 그는 말했다.
 

※ 참고문헌
1. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.12.422516v1.full.pdf
2. https://twitter.com/mw_fr/status/1338275889268760576

※ 출처: Science https://www.sciencemag.org/news/2020/12/coronavirus-may-sometimes-slip-its-genetic-material-human-chromosomes-what-does-mean