백신도 막기 힘든 오미크론, 왜 이렇게 강할까

작년 11월 남아공에서 처음 발견된 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2) 오미크론 변이는 올해 초부터 세계 곳곳에 급속히 퍼지기 시작했다.

오미크론은 원조 신종 코로나보다 확산 속도가 훨씬 빨랐고, 앞서 출현한 다른 어떤 변이보다 돌파 감염을 더 많이 유발했다.

자연 감염으로 면역력이 생긴 사람이나 백신을 완전히 접종한 사람이나 오미크론에 뚫리기는 마찬가지였다.

오미크론의 이처럼 막강한 전파력은 도대체 어디서 오는 걸까.

오미크론 이전의 코로나 변이는 스파이크 단백질에 돌연변이가 많았다.

그런데 오미크론의 경우 뉴클레오캡시드의 돌연변이가 강력한 전파력과 면역 회피 능력의 원천이라는 연구 결과가 나왔다.

뉴클레오캡시드(nucleocapsid)는 바이러스의 DNA 또는 RNA 유전 물질을 보호하는 입자 내부의 구조체를 말한다.

미국 글래드스턴 연구소와 버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 과학자들이 함께 수행한 이 연구 결과는 지난 19일(현지 시각) 미국 국립과학원회보(PNAS)에 논문으로 실렸다.

연구팀은 급성 중증 호흡기 증후군을 일으키는 오미크론 변이에 초점을 맞춰, 앞서 출현한 하위 변이 B.1, B.1.1 및 델타 변이 등과 돌연변이 위치, 전파력 등을 비교하는 실험을 진행했다.

논문의 공동 수석저자인 글래드스턴 연구소의 멜라니 오트 박사와 UC 버클리의 제니퍼 다우드나 교수는 2021년 실험용 ‘유사 바이러스 입자'(virus-like particle)를 개발했다.

이 인공 바이러스는 뉴클레오캡시드 외에 ‘봉투'(envelope)로 불리는 단백질 외막과 스파이크 단백질 등을 모두 갖췄다.

그러나 유전체가 빠져 감염 위험 없이 실험에 쓸 수 있었다.

연구팀은 함께 연구할 진짜 신종 코로나 변이보다 유사 바이러스의 전파력이 더 강하게 조작했다.

선행 연구에서 이 유사 바이러스의 조립(증식) 효율성은 상응하는 실제 바이러스의 전파력과 연관성을 보였다.

다시 말해, 어떤 돌연변이를 가진 유사 바이러스가 더 효율적으로 새로운 입자를 만들면, 같은 돌연변이가 생긴 진짜 바이러스는 감염력이 더 강했다.

스파이크 단백질에 오미크론과 같은 돌연변이를 가진 유사 바이러스의 전파력은, 계통 상위(ancestral) 변이의 스파이크 단백질에 돌연변이가 생겼을 때의 2배가 됐다.

그런데 유사 바이러스의 뉴클레오캡시드에 오미크론과 같은 돌연변이가 생기면 전염력이 무려 30배로 강해졌다.

하지만 오미크론의 ‘봉투’에 생긴 돌연변이를 이어받으면 유사 바이러스의 전염력은 일부 상위 변이의 절반 수준에 그쳤다.

오미크론에 돌연변이가 많이 있긴 해도 그중 일부는 바이러스에 불리하게 작용한다는 걸 의미한다.

오트 박사는 “지금까지 스파이크 단백질에 초점을 맞춘 연구가 많았는데 신종 코로나 변이의 전염력이 강해지는 덴 뉴클레오캡시드 단백질이 훨씬 더 중요하다는 게 밝혀졌다”라고 말했다.

더 좋은 백신을 개발해 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 확산을 막으려면 스파이크 단백질 외의 다른 표적, 주로 뉴클레오캡시드를 주목해야 한다는 걸 시사한다.

항체의 중화 능력은 mRNA 백신 접종자가 상대적으로 강했다.

하지만 mRNA 백신도 델타 변이나 오미크론 변이를 막기엔 역부족인 것으로 나타났다.

mRNA 백신을 맞고 4주 내지 6주가 지난 사람(실험군 규모 38명)의 혈장은, 오미크론에 앞서 나타난 ‘선조 변이'(실제론 유사 바이러스)에 비교적 높은 중화 능력을 보였다.

그러나 델타 변이엔 3분의 1, 오미크론엔 15분의 1로 항체 중화 능력이 떨어졌다.

존슨앤드존슨 백신을 맞은 접종자나 자연 감염 회복자의 혈장은 ‘선조 변이’에 대해 mRNA 백신보다 낮은 중화 능력을 보였고, 델타와 오미크론 변이에 대해선 거의 차이가 없었다.

또 화이자 3차 백신을 맞고 2주 내지 3주가 지난 8명의 피험자는, 모든 변이에 대해 감지할 정도의 중화 항체가 존재했다.

하지만 오미크론을 중화하는 항체 수치는 다른 변이 중화항체의 8분의 1에 불과했다.

기존 코로나 백신으론 제조사와 유형에 상관없이 오미크론 변이를 막기 어렵다는 의미다.