하수 검사를 통해 코로나19 바이러스의 존재 여부와 그 양을 추적하는 것을 넘어 어떤 변이인지까지 식별해 내는 기술이 개발됐다. 이 기술을 통해 새로운 변이의 출현에 대한 조기경보 시스템 구축도 가능하게 됐다. 미국 캘리포니아주립대 샌디에이고캠퍼스(UCSD) 연구진의 논문을 게재한 과학전문지《네이처》가 최근 보도한 내용이다.
기존 기술은 하수 샘플에 코로나바이러스가 존재하는지, 존재할 경우에 그 양은 얼마나 되는지를 식별하는 정도에 머물렀다. 바이러스의 RNA 유전자 서열을 40%까지만 식별해낼 수 없었기에 어떤 변이가 얼마나 많이 퍼져 있는지 알아내기 힘들었다.
UCSD의 롭 나이트 교수(미생물학)가 이끄는 연구진은 나노비드(nanobeads)를 이용해 하수 샘플에서 발견되는 코로나바이러스의 RNA 양을 증폭시키는 기술을 개발했다. 나노비드는 직경이 100 나노미터 이하인 나노입자를 합성한 물질로 이를 통해 코로나바이러스 RNA의 집적도를 높인 것. 이 기술을 적용하면 RNA 유전자 배열을 95%까지 식별 가능하다고 연구진은 설명했다. 연구진은 이 기술을 적용해 각 샘플에 어떤 변이가 존재하고 그 비중이 얼마나 되는지를 구별하는 ‘프레이야(Freyja, 북유럽 신화 속 풍요의 여신)’라는 이름의 기구도 개발했다.
연구진은 2021년 2월부터 1년 가까이 약 230만 명의 하수를 처리하는 샌디에이고 하수처리장에서 샘플을 수집해 분석했다. 또 10개월에 걸쳐 UCSD 캠퍼스의 130개 이상의 하수관에서 샘플을 채취해 분석했다. 연구진은 샌디에이고 병원에서 알파와 델타 변이 균주가 발견되기 2주 전 하수에서 이를 발견했다. 또 샌디에이고에서 오미크론 BA.1 양성반응을 보이는 첫 환자가 나오기 10일 전 하수에서 이를 먼저 검출했다.
연구진은 UCSD 캠퍼스의 하수 샘플에서 알파, 델타, 엡실론 변이를 지속적으로 발견했다. 연구진 중 한 명인 미국 스크립스 연구원의 조슈아 레비 연구원(응용수학)은 이러한 변이가 미국 임상감시 시스템에서 사라지고 몇 주가 지난 시점에서도 발견됐다는 점에서 놀라운 발견이라고 밝혔다.
이 기술이 구별하기 어려운 오미크론 아변이인 BA.4와 BA.5까지 구별해낼지는 불분명하다고 네덜란드 국립보건환경연구소의 아나 마리아 데 로다 허즈만 연구원(전염병학)은 지적했다. 또 샘플을 채취한 뒤 결과 분석이 나오는데 2주 가까운 시간이 걸린다는 점에서 특정 변이에 대한 조기 경보 기능을 수행하기에는 아직 시간이 필요해 보인다고 호주 퀸즐랜드대의 퐁 타이 교수는 밝혔다. 이에 대해 나이트 교수는 샘플 분석하는데 드는 시간을 이미 수 주에서 수 일로 줄였다면서 자신들의 발견이 “진정한 게임 체인저가 될 것”이라고 말했다.
해당 논문은 다음 링크(https://www.nature.com/articles/s41586-022-05049-6)에서 확인할 수 있다.