설명: Covid-19 돌연변이, 주요 변이체 및 백신의 효과

코비드-19 돌연변이 균주는 이제 계속해서 진화하는 바이러스가 더 새로운 도전을 일으키고 많은 국가에서 완전히 백신 접종을 받은 사람들 사이에서 획기적인 감염이 급증하고 있는 주요 문제로 남아 있습니다.

Seawoods에 있는 Giriraj 주택 협회의 거주자들에 대한 테스트. (Amit Chakravarty의 익스프레스 사진)

Covid-19 바이러스는 처음 확인된 이후로 수천 개의 돌연변이를 겪었으며, 이들 중 일부는 항체를 더 성공적으로 회피하는 변이를 일으키고 감염 급증에 기여합니다. 계속해서 진화하는 바이러스가 새로운 도전 과제를 제시하고 많은 국가에서 완전히 예방 접종을 받은 사람들 사이에서 획기적인 감염이 급증하고 있는 가운데 돌연변이 변종은 이제 주요 문제로 남아 있습니다.

돌연변이 Covid 균주의 분류

모든 바이러스가 시간이 지남에 따라 돌연변이를 일으키는 것은 자연스러운 일이며 이러한 변화는 특히 코로나바이러스 및 인플루엔자 바이러스의 경우와 같이 RNA를 유전 물질로 사용하는 바이러스에서 일반적입니다.

바이러스가 인체에 들어가면 유전 물질(RNA 또는 DNA)이 세포에 들어가 다른 세포를 감염시킬 수 있는 복제를 시작합니다. 이 복사 과정에서 오류가 발생할 때마다 돌연변이가 발생합니다.

복제하는 동안 도입된 유전적 실수가 바이러스에 유익한 것으로 판명되면 돌연변이가 발생하는 경우가 있습니다. 이러한 실수는 바이러스가 스스로 복제하거나 인간 세포에 더 쉽게 들어가는 데 도움이 됩니다.

바이러스가 인구에서 널리 퍼질 때마다 더 많이 확산되고 복제될수록 돌연변이 가능성이 높아집니다.

미국 정부 SARS-CoV-2 기관간 그룹(SIG)과 질병통제예방센터(CDC)가 개발한 분류 모델에 따르면 중요한 코비드-19 돌연변이는 3가지 유형으로 나뉩니다. 관심의 변형, 우려의 변형 및 높은 결과의 변형.

이 SIG는 CDC, NIH(National Institutes of Health), FDA(Food and Drug Administration), BARDA(Biomedical Advanced Research and Development Authority), 국방부(DoD) 간의 조정을 개선하기 위해 구성되었습니다. 그 기능은 새로운 변이체를 특성화하고 표준 치료 프로토콜과 백신이 이러한 돌연변이 균주에 대해 어떻게 작용하는지 연구하는 것입니다.

WHO는 또한 중요한 돌연변이 균주를 관심 변이체(VOC) 및 관심 변이체(VOI)로 분류합니다. 그러나 CDC 분류는 WHO의 분류와 다를 수 있으며 국가 및 위치에 따라 차이가 있을 수도 있습니다.

예를 들어, 인도 정부는 Delta Plus(AY.1)가 우려의 변형이라고 말했으며, 그 부모 계보인 Delta는 WHO와 CDC에 의해 VOC로 분류되었습니다.

WHO는 VOC 및 VOI에 그리스 알파벳을 사용하여 레이블을 쉽게 발음하고 낙인을 찍지 않도록 할 것을 제안했습니다.

우려의 변종(VOC)

CDC는 VOC를 전염성 증가, 더 심각한 질병(예: 입원 또는 사망 증가), 이전 감염 또는 백신 접종 중에 생성된 항체에 의한 중화의 현저한 감소, 치료 또는 백신의 효과 감소의 증거가 있는 변종으로 정의합니다. , 또는 진단 감지 실패.

VOC는 더 심각한 형태의 질병을 유발할 수 있는 전염성 및 잠재성, 이전 감염 중에 생성된 항체에 의한 중화 감소, 백신 접종자에게 더 많은 돌발성 감염을 일으킬 수 있는 능력이 특징입니다.

현재 알파(B.1.1.7), 베타(B.1.251), 감마(P.1) 및 델타(B.1.617.2)의 4가지 VOC가 있습니다.

알파 변형(B.1.1.7): WHO에 따르면 알파 변종은 2020년 9월 영국에서 처음 확인되었으며 현재 173개국 이상으로 퍼졌습니다. 변이체에는 23개의 돌연변이가 있으며 그 중 8개는 바이러스의 스파이크 단백질에 있습니다. 이 중 3가지 스파이크 단백질 돌연변이(N501Y, 69-70del 및 P681H)가 가장 큰 영향을 미칩니다.

N501Y 돌연변이는 바이러스의 스파이크 단백질이 인간 세포의 ACE2 수용체에 더 단단히 부착되도록 돕고 다른 두 가지 주요 돌연변이는 전염성을 증가시킵니다. CDC에 따르면 알파 변종은 원래 변종보다 50% 더 전염성이 있으며 더 심각한 감염을 일으킬 수 있습니다.

베타 변형(B.1.251): 2020년 5월 남아프리카에서 처음 탐지된 B.1.251은 2020년 12월에 VOC로 지정되었습니다. 이 변종은 현재 최소 122개국에서 탐지되었습니다. 이 균주에는 8개의 돌연변이가 있으며 그 중 3개는 중요합니다(N501Y, K417N 및 E484K).

알파 변이체의 경우와 마찬가지로 N501Y 돌연변이는 바이러스가 ACE2 수용체에 더 단단히 결합하는 데 도움이 되는 반면 다른 두 돌연변이는 바이러스가 면역을 더 쉽게 회피하도록 도와줍니다.

베타 변종은 또한 원래 변종보다 약 50% 더 전염성이 있으며 더 심각한 감염을 일으킬 수 있습니다.

감마 변형(P.1): 감마 변종은 2020년 11월 브라질에서 시작되었으며 그 이후 남미 국가에서 감염이 급증하고 입원이 증가했습니다. 2021년 1월 일본에서 검출돼 74개국으로 확산됐다.

이 변이체는 스파이크 단백질에 11개의 돌연변이가 있으며, 그 중 N501Y 및 K417T 돌연변이는 바이러스가 세포에 더 단단히 결합하는 데 도움이 되는 반면 E484K는 항체에 대한 내성을 강화합니다.

감마 변종은 원래의 Covid-19 변종보다 2배 더 전염성이 있습니다.

델타 변형 (B.1.617.2): 가장 빠르게 확산되는 변종인 Deltait는 인도의 두 번째 물결 동안 사례에서 급격한 급증을 일으켰으며 이중 돌연변이 균주로 알려진 B.1.617 변종의 하위 계보입니다.

인도에서 처음 발견된 WHO에 따르면 Delta 변종은 상당히 증가된 전염성을 나타냈습니다. 원래의 Covid-19 변종보다 2배 더 전염성이 높고 알파 변종보다 60% 더 전염성이 있습니다. 이 균주는 L452R과 D6146이 수용체 세포에 더 단단히 부착되도록 하고 P681R과 같은 다른 세포에 더 쉽게 면역을 회피할 수 있도록 하는 몇 가지 주요 돌연변이를 가지고 있습니다.

PHE는 Delta가 동시대의 Alpha 사례에 비해 입원 위험을 증가시킨다고 말했습니다. 이 변종은 이제 최소 104개국으로 퍼졌습니다.

관심 변형(VOI)

CDC는 VOI를 수용체 결합의 변화, 이전 감염 또는 백신 접종에 대해 생성된 항체에 의한 중화 감소, 치료의 감소된 효능, 잠재적 진단 영향 또는 예상되는 전염성 또는 질병 중증도의 증가와 관련된 특정 유전적 마커를 갖는 변이체로 정의합니다. .

WHO는 관심의 변이가 COVID-19 역학의 전염성 증가 또는 해로운 변화, 병원성 증가 또는 임상 질병 표현의 변화 또는 공중 보건 및 사회적 조치의 효과 감소를 나타내는 경우 관심 변이가 될 수 있다고 말합니다. 또는 이용 가능한 진단, 백신, 치료제.

그러나 VOC로 분류될 만큼 치명적이라는 결정적인 증거가 없는 한 VOI로 분류됩니다. 예를 들어, 카파 변종 (B.1.617.1) 델타와 같은 혈통에서 나왔지만 델타가 훨씬 더 위험하고 널리 퍼진 것으로 판명되었습니다.

대조적으로, 람다 변종 페루에서 처음 발견된 (C.37)은 새로운 위협으로 간주되며 칠레의 연구에 따르면 알파 및 감마보다 더 큰 감염력이 있는 것으로 나타났습니다. 과학자들은 람다를 계속 면밀히 모니터링하고 있지만 현재 VOC로 분류되기에 결정적인 증거는 충분하지 않습니다. 이것은 VOI로 분류된 다른 돌연변이 균주에 대한 공통 요소입니다. 충분히 이해되지 않았거나 예비 연구에 따르면 상당한 수준의 감염 위험 증가와 관련이 없다고 제안합니다.

그러나 영국과 나이지리아에서 확인된 Eta 변이체(B.1.525), 뉴욕시에서 처음 발견된 Iota 변이체(B.1.526)와 같이 현저한 스파이크 단백질 돌연변이와 면역 회피의 위험은 모두 공통적입니다. 캘리포니아에서 처음 발견된 Epsilon 변이체(B.1.427/B.1.429), 브라질에서 처음 발견된 Zeta 변이체(P.2) 또는 인도에서 발견된 동일한 부모 계보(B .1.617) 델타 및 카파로.

돌연변이 변이체의 R-naught 값 및 높은 감염성

중국 광저우에서 5월과 6월에 걸쳐 수행된 최근 발표된 연구에 따르면 샘플에서 Delta 변이에 감염된 환자의 바이러스 부하가 2020년부터 9A/19B 균주보다 약 1,000배 더 높은 것으로 분석되었습니다. 잠재적으로 더 빠른 바이러스 복제 속도와 감염 초기 단계에서 Delta 변이체의 더 많은 전염성을 제안했습니다. 이 변종은 또한 훨씬 더 나은 면역 탈출 메커니즘을 가지고 있었습니다.

R-naught( R0 ) 값은 우려의 변이가 이제 원래의 Covid-19 변종보다 더 전염성이 강한 방법에 대한 공정한 아이디어를 제공합니다. R-naught 또는 기본 번식 수는 평균적으로 한 명의 감염된 사람이 해당 질병을 전염시킬 것으로 예상되는 사람의 수와 이에 따른 전염병의 퍼짐성을 나타냅니다.

대부분의 연구는 우한에서 발견된 원래의 Covid-19 변종에 대해 2.4-2.6의 R-nought 값에 도달했습니다. 후속 연구에 따르면 R-nought 값은 Alpha 변형의 경우 4-5, Delta 변형의 경우 5-8입니다. 이는 델타가 1970년대에 3.5에서 4.5 사이의 R-nought를 가졌던 천연두보다 전염성이 더 높다는 것을 의미합니다.

이것은 COVID 변종을 포함한 다양한 바이러스 사례에 얼마나 많은(평균) 새로운 사람들이 감염되었는지 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. R0은 기본 재생 값입니다. 1970년대 천연두의 경우 약 3.5-4.5였습니다. 따라서 델타 변종은 천연두보다 전염성이 높습니다. pic.twitter.com/tQziWBzPOI

— 래리 브릴리언트 MD, MPH(@larrybrilliant) 2021년 6월 27일

광저우 연구에 따르면 델타 변이형의 경우 증상 전 단계에서도 환자의 전염성이 매우 높다는 사실이 밝혀졌다. 이것은 사람들이 감염 가능성이 있다고 의심하기 전에도 바이러스를 퍼뜨릴 위험이 있음을 의미합니다.

이와 관련하여 델타 변종의 감염성을 강조하는 좋은 예는 최근 시드니 본다이 비치 근처 쇼핑몰에서 보고된 일시적인 비접촉 전파 사례입니다. CCTV 카메라에 포착된 것처럼, 당시 델타 변종에 감염됐지만 당시 알지 못했던 리무진 운전사는 자신의 옆을 지나가다가 잠시 곁을 지켰던 다른 남성을 감염시키는 것으로 끝이 났습니다. 호주 관리들은 이 영상을 심각하게 주목했고 불과 며칠 후 시드니에서 봉쇄령이 발표되었습니다.

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스파이크 단백질 돌연변이

바이러스는 지방막 단백질(또는 종종 미끄러운 설탕 분자로 덮여 있기 때문에 당단백질)으로 둘러싸여 있어 신체의 세포막에 융합되도록 도와줍니다.

코로나바이러스의 스파이크 단백질은 1,273개 아미노산의 선형 사슬 형태인 바이러스 당단백질 중 하나이며 구조로 깔끔하게 접혀 있으며 최대 23개의 당 분자가 박혀 있습니다.

SARS-CoV-2의 경우 스파이크 단백질이 대략 구형의 바이러스 입자에 달라붙어 외피 안에 박혀 우주로 돌출됩니다. 각 코로나 바이러스에는 인간 세포에 달라붙는 데 도움이 되는 약 26개의 스파이크 트리머가 있습니다. 이 중 하나는 ACE2라는 인간 세포 표면의 단백질에 결합하여 바이러스가 체내로 들어갈 수 있도록 합니다.

스파이크 단백질의 상당한 변화를 수반하는 돌연변이는 바이러스의 구조 및 생화학적 특성의 변형을 유발하기 때문에 문제가 될 수 있습니다. 이것은 스파이크가 세포에 더 쉽게 붙도록 하거나 항체가 세포에 결합하는 것을 방지하는 돌연변이를 통해 발생할 수 있습니다.

Cell에 발표된 최근 연구에 따르면 단일 스파이크 단백질 돌연변이가 코로나바이러스가 동물에서 사람으로 이동하는 데 중요한 역할을 했을 수 있습니다. 블랙스버그 버지니아 공대의 바이러스학자 제임스 웨거-루카렐리(James Weger-Lucarelli)가 이끄는 연구 과정에서 과학자들은 박쥐나 천산갑에 감염된 코로나바이러스에서 발견된 아미노산 트레오닌이 코로나19를 일으키는 코로나바이러스. 연구원들은 스왑이 T372A라는 하나의 돌연변이에 의해 가능하다는 것을 발견했습니다. 이 돌연변이는 스파이크 단백질을 코팅하는 일부 설탕을 제거하고 바이러스가 인간 세포로 침입하기 위해 ACE2에 더 잘 접근할 수 있게 했습니다.

많은 항-Covid 약물과 백신이 바이러스 당단백질을 표적으로 하기 때문에 스파이크 단백질의 변화로 인해 효과가 떨어질 수 있습니다. 예를 들어, D614G 돌연변이는 단일 아미노산 문자를 변경하여 Covid 스파이크 단백질의 유전자 코드를 경고함으로써 이를 달성합니다. 돌연변이는 또한 스파이크를 더 안정적으로 만들어 바이러스가 ACE2 수용체에 더 쉽게 결합하도록 합니다.

또 다른 사례는 B.1.427과 B.1.429라는 두 가지 별개의 계통이 있는 Epsilon 변종으로, 한때 CDC에서 VOC로 간주했지만 나중에 VOI로 다운그레이드되었습니다. 엡실론 변이체는 바이러스 스파이크 단백질의 중요한 영역에서 상당한 재배열을 초래한 돌연변이로 인해 백신 또는 과거 코비드 감염에 의해 유도된 항체의 중화 효능을 감소시키는 것으로 나타났습니다. .

Epsilon 변이체에 대한 전자 냉동현미경 연구에서 스파이크 단백질의 수용체 결합 도메인에 대한 돌연변이가 34개의 중화 항체 중 14개의 활성을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 두 개의 다른 돌연변이는 스파이크 단백질의 N-말단 도메인에 특이적인 모든 10개 항체에 의한 중화의 완전한 손실을 초래했습니다.

돌연변이 균주 및 감소된 백신 효율

대부분의 연구에서는 백신이 원래 바이러스 변종보다 코로나바이러스 변종에 대해 덜 효과적이라는 결론을 내렸습니다.

예를 들어, PHE의 연구에 따르면 Oxford-AstraZeneca 백신의 효과는 Alpha 변이체에 대해 74%, Delta 변이체에 대해 64%로 떨어졌습니다. 앞서 뉴잉글랜드 의학저널(New England Journal of Medicine)에 발표된 1b-2상 임상 시험에서 아스트라제네카 백신이 베타 변이체로 인한 경증에서 중등도 감염에 대한 효능이 10.4%에 불과한 것으로 나타났습니다.

Bharat Biotech는 Covaxin이 Delta 변종에 대해 65.2%의 보호를 제공한다고 말했습니다.

이스라엘 보건부의 최근 데이터에 따르면 화이자의 두 주사는 코비드에 대해 64%의 보호를 제공하며, 최근 몇 년간 중동 국가에서 보고된 사례의 90% 이상이 바이러스로 인한 것으로 관찰되었습니다. 델타 변형.

또한 The Lancet의 연구에 따르면 화이자 백신 1회 접종은 Delta에 대해 32%의 보호만 제공하며 2회 접종 후에도 중화 항체 수준은 원래 Covid-19보다 Delta 변종에 대해 5배 이상 낮습니다. 부담.

백신을 제외하고 대부분의 변이체는 치료적 개입 및 단일클론항체 치료에 덜 민감합니다.

그러나 대부분의 연구에서는 거의 모든 백신이 입원 예방에 매우 효과적인 것으로 나타났습니다.

추가 접종이 변이체에 대해 더 나은 보호를 제공할 수 있다는 일부 보고서와 함께 많은 국가에서 현재 노인 및 면역 저하된 사람들을 위한 3차 백신 접종을 시행하고 있습니다.

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