경계가 필요한 시기: 새로운 변이와 백신 돌파 감염

약 1년 전 세계보건기구(WHO)는 공식적으로 코로나19에 대해 팬데믹(세계적 대유행)을 선언했습니다.1 그 발표가 있고 12개월 후, 우리는 두 개의 새로운 RNA 백신 및 한 개의 아데노바이러스 벡터 백신의 개발과 FDA의 긴급 사용 승인을 목격했습니다.2-4 이는 백신 접종을 위한 노력을 촉발시켰으며, 그 결과 2021년 5월 20일 기준 미국에서 2억 7천 5백만회분 이상의 백신이 투여되었습니다.5

코로나19 백신의 효능에 힘입어, 백신 접종률이 성공적임에 따라 CDC는 마스크 지침6을 완화하고 미국 주정부에서는 재개방을 향해 움직이게 되었습니다. 그러나, 백신 접종을 완료한 개인들이 여전히 SARS-CoV-2에 걸리는 돌파 감염의 가능성을 고려할 때, 백신은 특효약이 아니며 여전히 주의해야 함을 기억하는 것이 중요합니다.

록펠러 대학교에서 최근의 일상적인 스크리닝 중 이러한 돌파 감염 2건이 확인되었습니다. 연구자들은 최근 발표한 한 논문을 통해,7 표적 RNA-Seq 패널을 사용하여 이러한 확진 사례들을 더 자세히 살펴보고 임상적으로 중요할 가능성이 있는 변이들을 조사했습니다.

경각심이 식별해낸 돌파 감염

록펠러 대학교는 2020년 가을, 모든 직원과 학생들을 대상으로 타액 기반의 SARS-CoV-2 qPCR 테스트를 실시하기 시작했습니다. 올해 초, 그들은 모더나 또는 화이자-바이오엔텍 백신 중 한 종류로 접종을 완료한 417명(최소 2주 전에 2차 접종을 완료한 사람에 한함)과 1,491명의 미접종자에 대한 테스트를 모니터링 했습니다.

이러한 스크리닝을 통해 록펠러 대학교는 SARS-CoV-2 양성으로 나타난 2명의 유증상자를 식별했습니다. 2명은 모두 중증 코로나19에 대한 위험 요인을 가지고 있지 않은 사람이었습니다. 환자 1의 경우 51세의 중년 여성으로 모더나 백신을 접종했으며, 환자 2는 65세 중년 여성으로 화이자-바이오엔텍 백신을 접종했습니다.

이러한 흔치 않은 경우를 고려하여, 연구자들은 Agilent SureSelect CD 판 인간 코로나바이러스(Pan Human Coronavirus) 패널을 사용하여 두 환자에 대한 표적 RNA 시퀀싱을 수행하기로 했습니다.8 이 패널에는 SARS-CoV-2뿐만 아니라 모든 인간 코로나바이러스를 대상으로 하는 프로브가 포함되어 있습니다.

판 인간 코로나바이러스 패널은 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 병원체 유전체학 유닛 책임자이자 코로나19 유전체학 영국 컨소시엄 회원인 Judith Breuer 교수가 코로나19 팬데믹에 대응하여 설계한 것입니다. 이 패널에 대한 더 자세한 정보와 병원체 유전체학에서의 표적 NGS 사용 시 이점은 이전 기사에서 확인하실 수 있습니다.

돌파 감염 연구

연구원들은 SureSelect CD 판 인간 코로나바이러스 패널을 사용하여 잠재적으로 임상적 중요성을 가진 여러 돌연변이를 식별했습니다. 두 환자 모두 D614G 돌연변이가 있는 변이체를 보유하고 있었지만, 환자 1만이 이전에 중화 항체에 대한 내성을 보이는 것으로 나타난 E484K 돌연변이의 변이체를 보유하고 있었습니다.9,10 환자 1의 변이체에 대한 추가 분석을 통해, 연구자들은 환자 1에서 발견된 변이가 B.1.526(뉴욕) 및 B.1.1.7(영국) 관심 변이와 관련이 있으면서도 뚜렷이 구별되는 것을 확인할 수 있었습니다.

경계가 필요한 시기: 새로운 변이와 백신 돌파 감염

반응 확인

연구원들은 이것이 백신에 대한 반응 부족이 아닌 돌파 감염에 의한 것이라는 증거를 제공하기 위해, 슈도타입(pseudotype) 중화 항체 분석을 사용했습니다. 50% 중화 항체 테스트 역가(titer)(NT50)는 감염 후 6.2개월이 경과한 백신 미접종자(NT50 = 78)보다 감염 후 1.3개월이 경과한 백신 접종자 및 미접종자(각각 NT50 = 451 및 401)에게서 현저하게 높았습니다. 그러나, 환자 1의 백신 접종 후 및 감염 후 관찰된 중화 항체 역가는 극도로 높았으며(NT50 = 3,209), 백신에 의한 항체 반응과 일치합니다.

연구자들은 앞서 관찰된 E484K 돌연변이에 의한 항체 내성과 뉴욕 변이체와의 유사성을 감안하여, 9,10 환자 1의 항체가 이러한 변이체를 인식할 수 있는지에 대해 연구했습니다. NT50 값은 야생형, E484K 변이 및 뉴욕 변이 바이러스 간에 크게 다르지 않았으며, 이는 백신 반응이 테스트된 변이를 인식하기에는 충분했지만 후속적인 감염을 막기에는 충분하지 않았음을 시사했습니다.

토론

앞으로, 백신에 의한 방어를 회피할 수 있는 SARS-CoV-2 변이를 식별하는 것은 우리가 그 변이의 확산을 모니터링하고, 어쩌면 이를 타겟으로 하는 백신을 만들 수 있도록 하는데 매우 중요할 것입니다. 반갑지 않은 소식이긴 하지만, 저자들은 이러한 발견이 미국에서 진행 중인 백신 접종 노력의 중요성을 낮추지는 않는다고 지적합니다.

"변이와 관련하여 바이러스가 보여준 임상적으로 진화하는 능력에 비추어 봤을 때, 질병의 확산과 그와 관련된 이환률을 낮추기 위해서는 그들을 식별해야 할 필요가 있습니다,"라고 록펠러 대학교의 Robert B. Darnell 박사(의학 박사, Heilbrunn 교수 및 선임 물리학자)는 이렇게 말했습니다.

이러한 발견은 특히 최근에 개정된 CDC 마스크 지침6에 비추어, 우리가 계속해서 팬데믹을 헤쳐 나아가 최종적으로 이것을 극복하기 위해 노력할 때 경계가 필요함을 강조합니다.


참고 문헌:

  1. WHO Director-General's opening remarks at the media briefing on COVID-19 - 11 March 2020 https://www.who.int/director-general/speeches/detail/who-director-general-s-opening-remarks-at-the-media-briefing-on-covid-19---11-march-2020 (2021년 5월 25일 접속).
  2. Office of the Commissioner. Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccine https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/coronavirus-disease-2019-covid-19/pfizer-biontech-covid-19-vaccine (2021년 5월 25일 접속).
  3. Office of the Commissioner. Moderna COVID-19 Vaccine https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/coronavirus-disease-2019-covid-19/moderna-covid-19-vaccine (2021년 5월 25일 접속).
  4. Office of the Commissioner. Janssen COVID-19 Vaccine https://www.fda.gov/emergency-preparedness-and-response/coronavirus-disease-2019-covid-19/janssen-covid-19-vaccine (2021년 5월 25일 접속).
  5. CDC. COVID Data Tracker https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/ (2021년 5월 25일 접속).
  6. CDC. COVID-19 and Your Health https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/prevent-getting-sick/cloth-face-cover-guidance.html (2021년 5월 25일 접속).
  7. Hacisuleyman, E.; Hale, C.; Saito, Y.; Blachere, N. E.; Bergh, M.; Conlon, E. G.; Schaefer-Babajew, D. J.; DaSilva, J.; Muecksch, F.; Gaebler, C.; Lifton, R.; Nussenzweig, M. C.; Hatziioannou, T.; Bieniasz, P. D.; Darnell, R. B. Vaccine Breakthrough Infections with SARS-CoV-2 Variants. N. Engl. J. Med. 2021, No. NEJMoa2105000. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2105000.
  8. 애질런트는 이 패널에 대해 검증 및 밸리데이션을 수행하지 않았습니다. 연구 용도로만 사용하십시오. 진단 용도로는 사용하실 수 없습니다.
  9. Wang, Z.; Schmidt, F.; Weisblum, Y.; Muecksch, F.; Barnes, C. O.; Finkin, S.; Schaefer-Babajew, D.; Cipolla, M.; Gaebler, C.; Lieberman, J. A.; Oliveira, T. Y.; Yang, Z.; Abernathy, M. E.; Huey-Tubman, K. E.; Hurley, A.; Turroja, M.; West, K. A.; Gordon, K.; Millard, K. G.; Ramos, V.; Da Silva, J.; Xu, J.; Colbert, R. A.; Patel, R.; Dizon, J.; Unson-O'Brien, C.; Shimeliovich, I.; Gazumyan, A.; Caskey, M.; Bjorkman, P. J.; Casellas, R.; Hatziioannou, T.; Bieniasz, P. D.; Nussenzweig, M. C. MRNA Vaccine-Elicited Antibodies to SARS-CoV-2 and Circulating Variants. Nature 2021, 592 (7855), 616–622.
  10. Weisblum, Y.; Schmidt, F.; Zhang, F.; DaSilva, J.; Poston, D.; Lorenzi, J. C.; Muecksch, F.; Rutkowska, M.; Hoffmann, H.-H.; Michailidis, E.; Gaebler, C.; Agudelo, M.; Cho, A.; Wang, Z.; Gazumyan, A.; Cipolla, M.; Luchsinger, L.; Hillyer, C. D.; Caskey, M.; Robbiani, D. F.; Rice, C. M.; Nussenzweig, M. C.; Hatziioannou, T.; Bieniasz, P. D. Escape from Neutralizing Antibodies by SARS-CoV-2 Spike Protein Variants. Elife 2020, 9. https://doi.org/10.7554/eLife.61312.