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[코로나19 연구속보]코로나19 공기감염 가능성 첫 실험증거 나왔다

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[코로나19 연구속보]코로나19 공기감염 가능성 첫 실험증거 나왔다

2020.11.02 12:01
네덜란드 에라스무스 메디컬 센터 연구진이 코로나19와 일부 감염성 바이러스의 공기 감염 가능성을 확인하기 위해 고안한 실험 장치다. 에라스무스 메디컬 센터 제공
네덜란드 에라스무스 메디컬 센터 연구진이 코로나19와 일부 감염성 바이러스의 공기 감염 가능성을 확인하기 위해 고안한 실험 장치다. 에라스무스 메디컬 센터 제공

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹이 본격화하면서 과학자들 사이에서는 코로나19를 유발하는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 공기감염 가능성이 논란이 됐다. 세계보건기구(WHO)는 올해 3월 코로나19의 공기 감염 가능성을 부인했지만 학계에서는 공기 감염 가능성에 대한 사례와 연구가 잇따라 보고됐다. 7월에는 과학자 239명이 WHO에 공기 감염 가능성을 인정해야 한다는 공개 서한을 보내기도 했다. 이에 미국 질병통제예방센터(CDC)는 지난 10월 초 코로나19가 에어로졸 형태의 공기를 통해 전파될 수 있음을 결국 인정했다.
 
공기 감염은 미세 입자 형태의 에어로졸에 포함된 SARS-CoV-2 바이러스가 오랜 시간 동안 공기중에 떠다니면서 바이러스 감염을 유발하는 현상을 말한다. 10월 말 논문 사전 공개 사이트인 ‘바이오아카이브(bioRxiv)’에는 감염성 바이러스가 에어로졸 입자로도 감염될 수 있는 보다 구체적인 증거에 관한 연구결과가 공개됐다. 유럽에서 가장 권위있는 과학 대학 의료센터 중 한 곳인 네덜란드 로테르담 소재의 에라스무스대 메디컬센터 연구진이 진행한 연구다.
 
지금까지 알려진 연구결과에 따르면 SARS-CoV-2 바이러스가 밀접 접촉한 사람들 사이에서 전파되는 것으로 나타났지만 에어로졸 전파에 대한 구체적인 실험 연구는 거의 없었다. 일부 연구에서 코로나19 환자가 크게 떠들거나 기침, 재채기를 할 때 나오는 비말(물론 바이러스를 포함한 비말이다)이 공기중에서 어떻게 움직이는지에 대한 실험이 진행되긴 했다.
 
또 감염된 환자가 있는 밀폐된 병실 공기 중에서 바이러스가 발견된 연구도 있었다. 그러나 공기 감염을 실험적으로 직접 테스트한 연구는 지금까지 거의 없었다. 인간을 포함한 생명체가 실제로 공기 중 에어로졸에 포함된 SARS-CoV-2 바이러스에 감염되는지를 실험으로 확인하기 쉽지 않기 때문이다.
 
연구진은 족제비과의 포유류인 페렛이 인간 폐의 생리학적 특성과 세포의 수용체 분포에서 상당한 유사성이 있다는 사실에 착안해 페렛을 대상으로 공기 감염을 직접 테스트할 수 있는 실험을 고안했다. 동물 실험을 통해 증거를 확보하려는 고전적인 연구 방식을 적용한 것이다.
 
연구진은 밀폐된 공간에서의 공기 감염 증거를 실험하기 위해 2개의 페렛 케이지를 준비하고 아래위로 배치했다. 2개의 케이지는 15cm 폭의 PVC로 만들어진 파이프로만 연결됐다. 이 파이프는 90도 직각으로 네 차례 꺽여진 형태로 만들어졌다.
 
그런 뒤 연구진은 4마리의 페렛으로 3개의 ‘도너(donor) 그룹’을 구성한 뒤 각 그룹별로 서로 다른 바이러스에 감염시켰다. 1개 그룹은 SARS-CoV-2 바이러스에, 또다른 그룹은 2003년 세계를 강타한 또다른 코로나바이러스인 중증급성호흡기증후군(SRAS-CoV) 바이러스에, 마지막 그룹은 2009년 이른바 ‘신종 플루’를 유발한 HiN1 인플루엔자 바이러스에 감염시켰다.
 
연구를 주도한 에라스무스 메디컬센터의 샌더 허스트 바이러스 전문가는 “사람을 대상으로 공기감염의 증거를 찾기 위한 실험을 수행하기는 어렵고 매우 제한적일 수밖에 없다”고 설명했다.
 
연구진은 각 도너 그룹의 페렛을 위 아래로 배치된 두 케이지 중에서 아래 있는 케이지에 배치하고 건강한 족제비를 상단의 케이지에 배치했다. 아래 위 케이지를 연결한 파이프의 입구는 철로 만든 그물망으로 막은 뒤 파이프 끝에 그물망 안쪽으로 음식을 배치했다.
 
연구진은 또 팬을 이용해 분당 100리터의 공기가 하단 케이지에서 상단 케이지로 흐를 수 있도록 했다. 연구진은 만일 코로나19 전파가 입자가 큰 비말을 통해서만 감염이 가능하다면 강철로 된 그물망이나 90도 직각으로 꺾인 파이프 구조, 아래 위 페렛 사이의 1m 거리, 중력 등이 모두 작용되는 실험 환경에서는 상단 케이지의 건강한 족제비가 바이러스에 감염되기는 어려울 것이라고 가정했다. 큰 비말이 이같은 실험 환경을 뚫고 상단 케이지로 올라가기는 쉽지 않을 것으로 본 것이다.
 
연구진은 각 도너 그룹의 페렛을 통해 실험을 진행하며 이틀에 한번씩 바이러스의 RNA와 감염성 바이러스의 양을 측정했다. 실험이 시작된지 13일째 신종 플루 바이러스와 사스 코로나바이러스에 감염된 도너 그룹과 함께 실험이 진행된 건강한 페렛은 모두 해당 바이러스에 감염됐다. 반면 SARS-CoV-2 도너 그룹과 함께 실험을 진행한 페렛 4마리 중 2마리만 감염된 것으로 나타났다. 사스 코로나바이러스에 감염된 4마리의 건강한 페렛은 심하게 앓았고 호흡 곤란 및 활동성 저하를 보인 반면 SARS-CoV-2 바이러스에 감염된 페렛은 증상이 없었다.
 
연구진은 페렛 등 족제비과가 장거리 SARS-CoV-2 전파가 쉽게 이뤄진다는 점도 이번 실험에 고려해야 한다고 봤다. 페렛과 함께 족제비과에 속하는 밍크의 경우 바이러스가 굉장히 공격적으로 전파된다. 실제로 네덜란드와 덴마크에서는 바이러스 감염병으로 수백만 마리의 밍크가 도태되기도 했다.
 
지금까지 과학자들은 에어로졸이 5마이크로미터(1마이크로미터는 100만분의 1미터)보다 작은 입자라고 정의해왔지만 어떤 연유로 이 기준이 정해졌는지는 명확하지 않다. 국제 학술지 ‘사이언스’ 10월 16일자(현지시간)에는 에어로졸에 포함되는 입자를 100마이크로미터까지 기준치를 높여야 한다는 연구논문이 소개되기도 했다. 5마이크로미터보다 더 큰 입자도 방출된 후 바로 바닥에 떨어지기보다는 오히려 에어로졸에 포함돼 공기중에 부유할 수 있기 때문이라는 분석이다.
 
이번 연구에서 논문 저자들은 2개의 케이지 입구 쪽에서 10마이크로미터보다 더 큰 입자를 발견했다. 그러나 에어로졸 감염을 일으키는 최대 크기의 입자를 정하기는 한계가 있다. 연구진이 팬을 이용해 공기를 아래에서 위로 흘려보냈기 때문에 이같은 공기 흐름의 방향과 속도 등을 고려해야 하기 때문이다. 다만 연구진은 50마이크로미터보다 큰 입자가 상부 케이지로 이동할 가능성은 매우 낮을 것으로 보고 있다.
 
또 페렛은 보통 자신의 털을 핥는 습관이 있는데 이로 인해 바이러스에 묻은 털이 공기중에 떠 있을 수도 있다. 연구진은 사스 코로나바이러스에 감염된 도너 페렛의 털에서 미미한 양의 바이러스 RNA를 검출하긴 했지만 감염성 바이러스는 검출되지 않았다.
 
이번 연구는 미국 CDC가 코로나19를 유발하는 SARS-CoV-2 바이러스가 에어로졸을 통해 확산될 수 있다는 사실을 인정한 지 몇 주 뒤에 수행됐다. 연구결과는 공기중의 입자를 걸러내는 데 가장 적합한 마스크나 환기시스템 도출에 도움을 줄 것으로 기대된다. 허스트 박사는 “이번 연구는 SARS-CoV-2 바이러스가 공기를 통해 감염될 수 있다는 사실을 실험적으로 입증한 것”이라며 “이제 감염된 페렛의 주변 공기에서 감염성 바이러스가 얼마나 오랜 기간 동안 검출될 수 있는지를 연구할 계획”이라고 밝혔다.

 

※ 참고자료

https://www.the-scientist.com/news-opinion/ferret-study-reinforces-role-of-aerosols-in-sars-cov-2-spread-68094

 

※ 출처 : 한국과학기자협회 포스트 

https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=29854254&memberNo=36405506&navigationType=push

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