신종 코로나바이러스 발생은 10월, 실제 감염은 11월 경으로 다른 지역에서 발생해 우한 수산물도매시장에 유입된 것으로 추정된다.

이곳에서 팔린 우산뱀 및 중국 코브라 또는 박쥐가 유력한 병원체(pathogen) 야생 숙주로 지목되고 있다. 살아있는 동물을 비위생적으로 도축, 유통, 섭취하는 과정에서 야생 동물이 보균한 신종 코로나바이러스(2019-nCoV)가 인간에게 전이됐다는 추측이다.

뱀 이론

북경대 공동연구팀은 RSCU(Relative Synonymous Codon Usage) 분석을 이용해 계통분류학적 연구를 통해 뱀이 2019-nCoV의 야생 병원소일 가능성이 가장 큰 것으로 지적했다. RNA 게놈 시퀀싱을 통해 2019-nCoV는 박쥐 코로나바이러스와 원산지 불명한 코로나바이러스 사이의 재조합 바이러스라는 것도 밝혔다. 연구팀에 따르면 이러한 재조합 과정은 세포 표면 수용체를 인식하는 바이러스 스파이크 당단백질(viral spike glycoprotein) 내에서 일어났다. 해당 연구는 2020년 1월 22일 ‘Medical Virology’ 저널에 게재됐다.

주 저자 웨이 지(Wei Ji) 교수는 “스파이크 당단백질 내에서 상동 재조합(homologous recombination)은 뱀에서 인간으로 2019-nCoV의 종간(cross-species) 감염을 유발할 수 있음을 시사한다”라고 밝혔다. 단, 해당 연구는 오로지 RSCU 분석만을 활용한 것으로 전이 경로를 밝히는데 한계가 있다. 주된 비판은 애초에 코로나바이러스가 뱀을 감염시키는지의 여부가 현재 불분명하며, 파충류-포유류 간 바이러스 전이 사례가 극히 드물기 때문이다.

박쥐 이론

중국과학원(Chinese Academy of Sciences, CAS) 산하 우한 바이러스학 연구소 연구진은 2019-nCoV가 박쥐에서 발견된 코로나바이러스와 매우 유사하다는 내용의 연구를 출판전논문 사이트 바이오아르시브(bioRxiv)에 1월 23일 공개했다. 연구진은 코로나바이러스 ‘ORF1b’ 서열 분석 결과, 2019-nCoV가 박쥐 코로나바이러스와 계통분류학적으로 가장 유사하며, 박쥐에서 유래했을 가능성이 높다고 주장했다.

분석에는 주크스-칸토르의 DNA 진화 모델을 바탕으로 한 최대 가능도 방법( maximum likelihood method)을 사용, 부트스트랩 분석을 시행했다. 최대가능도 방법은 어떤 확률변수에서 표집한 값들을 토대로 그 확률변수의 모수를 구하는 방법이다. 최소제곱법과 달리 확률 분포의 최대 가능 함수를 알려준다. 회귀분석에서 자주 쓰이는 방식이다.

또한, 2019-nCoV가 인간의 세포를 감염시킬 때 SARS-CoV와 동일하게 인간의 안지오텐신 전환 효소2(ACE2)를 수용체로 이용함을 확인했다. 이는 향후 치료제 개발을 위한 중요한 단서다.

미국 캘리포니아 비영리 의학연구기관 스크립스 연구소(TSRI) 감염병 유전학 면역학자 크리스티안 엔더슨(Kristian G. Andersen), 이탈리아 로마 생의학대학 도미니코 벤베누토(Domenico Benvenuto) 등 연구자도 박쥐를 병원체 소스로 지목했다.

앞선 연구에서 신종 코로나 바이러스는 5개 이상 게놈이 분리돼 보고됐다(NCBI GenBank). 이 바이러스는 중증 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스(SARS-CoV) 및 중동 호흡기 증후군 코로나 바이러스(MERS-CoV) 등 다른 알려진 코로나 바이러스와 유전적으로 구별됨을 보여준다. SARS-CoV와 마찬가지로 Beta-CoV 계보B 계통이다.

2019-nCoV의 게놈 서열은 SARS-CoV와 75 ~ 80 % 동일하며 여러 박쥐 코로나 바이러스와 85% 이상 유사하다. 첫 41건의 확인 된 사례 중 2/3가 우한 시내 화난 수산물도매시장과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다.

엔더슨 박사는 바이러스 재생산을 의미하는 R0(reproductive number)는 상황과 시간에 따라 크게 달라지고 변하는 것으로 지나친 공포감은 불필요하다고 설명했다. 그는 “SARS의 경우 처음에 ~3이지만 개입 후 1이하로 줄어들었다”고 말했다.

29일 ‘Medical Virology’ 저널에 실린 도미니코 벤베누토(Domenico Benvenuto) 등 공저논문은 2019-nCoV의 15 개의 이용 가능한 전체 게놈 서열 및 유전자 뱅크에서 이용 가능한 12 개의 매우 유사한 전체 게놈 서열로부터 구축 된 계통 발생 트리를 기술한다.

게놈 분석에 따르면, 뉴 클레오 캡시드 및 스파이크 당 단백질은 양성 선택적 압력하에 일부 부위가 있음을 보여준다. 상동성 모델링은 바이러스간에 특정 분자 및 구조적 차이를 나타냈다. 계통 발생 트리는 2019-nCoV가 박쥐 SARS-코로나 바이러스 서열과 유의하게 군집된 반면, 구조 분석은 스파이크 당 단백질 및 뉴 클레오 캡시드 단백질에서 돌연변이를 나타냈다.

저자들은 2019-nCoV는 아마도 박쥐나 인간을 감염시킬 수 있는 다른 숙주로부터 전염 된 SARS 바이러스와는 다른 코로나 바이러스라고 결론 지었다.

박쥐->밍크->사람 전이 가능성

이밖에 신종 코로나바이러스 감염증이 박쥐에서 시작해 밍크를 거쳐 사람에게 전파됐을 가능성도 제기됐다. 밍크는 포유류 족제빗과에 속하는 짐승이다.

중국의학과학원 병원생물학 연구소 진치 소장은 연구 결과를 종합, 척추동물 숙주의 모든 바이러스 감염 패턴을 비교해 밍크가 신종 코로나와 더 가까운 감염 패턴을 보인다는 것을 확인했다. 그는 “밍크가 중간 숙주인지는 추가적인 확인이 필요하다”고 인민일보 웨이보에서 밝혔다.

지난 27일 베이징대 공학원 생물의학공정과 주화이추 교수 연구팀도 바이러스 숙주 예측(VHP) 방법을 통해 밍크가 중간숙주일 가능성을 제기했다. 다만 주 교수팀의 연구결과는 실제 동물실험이 아닌 인공지능 심층학습(Deep Learning) 방식의 통계모델 추론이라는 한계가 있다.

한편, 우한 수산물 도매시장에서 2019-nCoV가 발생했다는 이론은 살아있는 야생 동물을 우리에 가두고 비위생적 도축 및 유통 과정에서 각 동물들이 가진 균과 바이러스들이 다른 동물에게 옮겨 변이를 일으켰다고 추정한다.

사스와 2014년 서아프리카 에볼라 감염병은 야생 박쥐를 날 것으로 섭취한 것에서 기인했다. 2019년 흑사병 발발은 5월 몽골에서 다람쥣과 설취류 마멋의 생간, 11월 중국에서 야생 토끼를 섭취한 것에서 시작됐다.