코로나19가 ‘중증’으로 발전하는 원인?

3번 염색체 내 수십 개 돌연변이 유전자 발견

코로나19 팬데믹 사태가 이어지고 있는 가운데 아직 풀리지 않는 수수께끼가 있다.

20일 기준 확진자 수가 4093만 명을 넘어서고 있지만 그 증상이 무증상에서부터, 일반 감기 증상, 폐렴, 사망 등에 이르기까지 다양하게 나타나고 있기 때문.

후유증 역시 다양하게 나타나 의료진을 당황하게 하고 있다. 이런 상황에서 많은 과학자들이 그 원인이 되고 있는 DNA를 찾고 있는 중이다. 최근 들어서는 다양한 연구 결과들이 발표돼 의료현장에 희망을 던져주고 있다.

과학자들이 최근 코로나19 중증을 유발하는 유전자를 찾아내고 있다. 사람의 3번 염색체 내의 수십 개 돌연변이 유전자들이 증상을 악화시키는 요인이 되고 있다는 것. ⓒWikipedia

중증 유발하는 돌연변이 유전자 다수 밝혀내

21일 ‘사이언스’ 지에 따르면 유전자 분석이 활발하게 진행되고 있는 곳은 영국이다.

특히 에든버러 대학의 과학자들은 그동안 2200명의 코로나19 환자들을 대상으로 서로 다른 증세를 관찰하며 유전자 분석을 실시해왔다.

국제 유전학 연구 컨소시엄인 ‘COVID-19 Host Genetics Initiative’을 통해 미팅을 갖고 있으며, 의료진 등 다양한 분야 과학자들과 환자 증상과 관련된 데이터를 공유하고 있는 중이다.

그리고 최근 연구 결과를 발표했는데 환자들의 증상 차이가 3번 염색체와 관련이 있다는 내용이다.

세포의 성장, 생존 그리고 생식에 필요한 모든 정보를 지니고 있는 사람의 염색체는 성염색체 2개와 상염색체 44개로, 23종 46개가 있는데 염색체 크기에 따라 1~22번까지 그 순번을 매기고 있다.

그중 3번 염색체는 세 번째로 긴 염색체로 전체 염색체 가운데 가장 강력한 영향을 미치고 있는 염색체로 알려져 있다.

염색체의 단완 끝부분이 결손되면 성장 지연, 정신 지체를 비롯 두개골과 얼굴에 기형이 발생하고, 신체에 털이 과다하게 나거나 일자 눈썹이 자라는 등의 ‘3번 염색체 단완 결손’이 발생한다.

에든버러 대학의 이번 연구 결과는 이 3번 염색체가 코로나19 증상과 관련이 있다는 내용을 뒷받침하고 있다.

조사 대상인 2200명의 환자 중 (인공호흡이 필요할 정도의) 중증 환자 74%의 3번 염색체 영역에서 차이를 보이고 있었으며, 염색체를 구성하고 있는 수십 개의 유전자로 인해 (바이러스로 인한) 심각한 증상을 보이고 있다는 사실을 확인할 수 있었다고 밝혔다.

유전자 돌연변이로 심각한 증상 초래

대표적인 것이 세포 수용체를 생산하는 인터페론 유전자 ‘IFNAR2’이다.

유럽인 4명 중 1명꼴로 이 유전자를 지니고 있는데 코로나19 환자들을 중증으로 몰고 가는 원인이 되고 있다고 설명했다.

에든버러 대학의 의사이면서 유전학자인 케네스 베일리(Kenneth Baillie) 교수는 ‘IFNAR2’을 비롯 7개의 다른 인터페론 유전자가 돌연변이를 일으키는 사례는 매우 드물다고 말했다.

그러나 약 4%의 환자들이 이 유전자의 돌연변이로 인해 심각한 중증을 앓고 있었다고 말했다.

‘OAS’라 불리는 유전자 그룹도 있다. 바이러스의 RNA를 파괴하는 효소를 활성화하는 단백질이지만 돌연변이로 인해 활동이 억제되면서 신종 바이러스 번식이 급속히 빨라지고 있었다고 설명했다.

연구팀은 코로나19 증상을 악화시킬 수 있을 것으로 보이는 또 다른 유전자들을 분석하고 있는 중이다. 베일리 교수는 “3번 염색체 영역이 코로나19 증상을 최악으로 몰고 가는 가장 강력한 요인임이 확인되고 있다.”고 말했다.

논문은 최근 의학 논문 사전 인쇄 플랫폼 ‘메드아카이브(MedRxiv)’에 게재됐다. 제목은 ‘Genetic mechanisms of critical illness in Covid-19’이다.

지난 6월 독일 막스플랑크 진화인류학연구소와 스웨덴 카롤린스카연구소 연구팀의 진화생물학자들은 코로나19 증상과 관련이 있다고 알려진 3번 염색체 속의 돌연변이 유전자들이 어떻게 전달됐는지 그 기원을 밝히는 논문을 발표한 바 있다.

대규모 게놈 연구를 통해 3번 염색체의 유전자 영역(3q21.31)이 네안데르탈인과 관련이 있다는 사실을 확인했다는 것. 약 5만 년 전 3번 염색체를 구성하고 있는 유전자가 네안데르탈인으로부터 현생인류에게 전해졌을 가능성이 높다고 설명했다.

이 논문은 6월 17일 사전 공개 사이트 ‘바이오아카이브’에 게재됐다. 정식 논문이 아닌 일종의 초안으로 동료 평가를 거쳐야 했는데 3개월 여가 지난 9월 30일 국제 학술지 ‘네이처’에 게재됐다.

연구팀은 ‘The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals’이란 제목으로 게재된 이 논문에서 3번 염색체 영역이 네안데르탈인으로부터 유전됐음을 확인하고 있었다.

또 네안데르탈인의 흔적이 유럽인의 약 16%, 남아시아인의 약 50%에게서 발견되고 있다고 밝혔다. 이는 코로나19에 감염됐을 경우 같은 비율의 사람들 중에서 중증으로 발전할 가능성이 매우 높을 수 있다는 것을 말해주고 있다.

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