팬데믹 시대를 위한 바이러스 + 면역 특강

★★★★★ 바이러스를 이렇게 흥미진진하게 설명할 수 있다니!

★★★★★ 모든 국민에게 꼭 필요한 지식이다.

★★★★★ 바이러스에 대해 정말 궁금했던 것을 알게 되었다.

▼ 영화 속 공포가 현실이 되다!

단 한 명의 감염자에서 시작된 원인모를 감염병이 순식간에 기하급수적으로 퍼져, 전 세계를 공포와 죽음의 도가니로 몰아넣는 영화 〈컨테이젼Contagion〉은 보는 내내 무척이나 불편했다. “설마 저런 일이 일어나겠어? 영화니까 가능한 얘기지.” 그러나 영화는 시간이 지날수록 진화의 정점에 있다고 자부했던 인간의 존재가 한낱 보이지 않는 바이러스에 힘없이 무너지는 모습이 적나라하게 묘사되었다.

2019년 말 시작된 코로나 팬데믹은 공상과학 소설이나 영화로만 접했던 바이러스의 재앙을 현실로 만들었다. 코로나19가 출현한 초기만 해도 독감바이러스 정도로 생각해 사촌들인 사스나 메르스처럼 잠시 유행했다가 사라질 것으로 여겼다. 하지만 인류의 자부심이었던 항공교통망의 발달은 바이러스 번성에도 크게 이바지했고, 바이러스는 순식간에 지구 구석구석까지 파고들어 세계를 멈춰 세우고 말았다.

사람과 사람의 만남을 통해 무섭게 전염되는 바이러스의 특성상, 인류는 탄생 이후 한 번도 경험하지 못했던 초유의 언택트 세상을 살아가고 있다. 서로가 서로를 마주하지 않는 게 이로운 세상이 되었다는 뜻이다. 이는 그동안 인류가 쌓아온 많은 것들이 부정되거나 새로운 행태로 변화해야 한다는 의미이기도 하다. 설마 저런 일이 일어날까, 하던 영화 속 장면들의 공포가 현실에서 재현된 2020년에 우리는 살고 있다.

▼ 지구 역사와 같이 공존해온 바이러스

바이러스는 45억 년 전 탄생한 지구에서 어떤 동물도 탄생하기 훨씬 이전인 30억 년 전부터 세균과 함께 존재했다. 지구상에 인간이 나타난 것은 고작 200만 년 전의 일이다. 30억 년 전에 출현했음에도 불구하고 바이러스의 존재가 알려진 것은 최근의 일이다.

인류 역사상 최초로 발견된 바이러스는 담배모자이크바이러스다. 1883년 담배모자이크병이 발견된 이후, 과학자들은 식물끼리의 박테리아 감염병으로 생각했다. 1892년 드미트리 이바노프스키Dmitri Ivanovsky는 병에 걸린 담뱃잎 추출물을, 세균은 통과할 수 없는 필터로 걸러낸 여과액이 여전히 담배를 감염시킨다는 것을 확인했고, 1898년 마르티누스 베이에링크Martinus Beijerinck가 담배모자이크병이 세균보다 더 작은 다른 감염원이라는 것을 확인하고 ‘바이러스virus’라는 이름을 붙이면서 세상에 알려졌다.

그렇다면 지구상에는 얼마나 많은 바이러스가 있을까? 바이러스는 우리 눈에 보이지 않는다. 바이러스보다 1,000배나 큰 세균조차 우리는 눈으로 볼 수 없다. 전자현미경으로나 볼 수 있는 크기의 바이러스지만 지구에 사는 모든 바이러스의 총 중량은 지구에 사는 모든 인간의 총중량 3배나 된다. 한 명의 인간이 가진 바이러스를 일렬로 연결하면 2억 광년의 길이에 해당한다고 한다. 그러니 알고 보면 바이러스는 우리 인간의 삶과 신체의 일부이다.

우리는 매일 음식을 통해 바이러스를 섭취한다. 수없이 많은 바이러스 가운데 일부가 우리 몸에 감염되고 또 가끔 증상을 나타낸다. 건강한 사람의 몸속에는 평균 90종류의 바이러스가 존재하는데 대부분은 인체에 해가 없다. 사실 인간 유전체 DNA의 45%는 바이러스에서 유래되었다. 바이러스가 지난 200만 년 동안 계속해서 우리 몸에 들어왔다 나갔다 하면서 그 유전자를 유전체로 남겨 놓았기 때문이다. 유전체인 DNA 양으로만 정의하면 우리의 55%만 인간일 수 있다.

▼ 인간을 위협하는 바이러스의 출현은 계속된다

감염성 질환이 끊임없이 출현하는 원인은 크게 두 가지로 나누어볼 수 있다. 첫 번째는 미생물이 환경에 적응하는 능력 때문이고, 두 번째는 인간이 초래하는 것이다.

바이러스는 ‘생명을 빌려서’ 살아가는 기생체다. 그래서 바이러스는 생물적 특징과 무생물적 특징을 동시에 갖고 있다. 생물의 가장 큰 본능 중 하나는 자기 종족 보존으로 적응해 나가면서 자손을 퍼뜨려야 한다. 바이러스는 숙주세포에서만 복제할 수 있으므로, 바이러스를 제거하려는 숙주의 면역방어 시스템과 서로 이해 충돌할 수밖에 없다. 그러니 바이러스가 세상에서 모두 사라지지 않는 한 숙주인 인간과 바이러스는 상대보다 전략적으로 한발 앞서가려는 끝없는 군비경쟁을 하면서 상호 진화한다.

두 번째 원인은 최근의 새로운 팬데믹 출현에서 보듯이 대부분 바이러스 감염은 인간과 동물의 잘못된 만남에서 시작된다. 동물과 인간이 만나 종간의 장벽이 파괴되며 인수공통감염이 시작되기 때문이다. 모든 동물은 저마다 수십 종의 바이러스를 지니고 산다. 인간 역시 90여종 바이러스의 자연숙주다. 바이러스는 자연숙주에 대해서는 특별한 증상을 나타내지 않지만 동물을 자연숙주로 삼는 바이러스가 인체 환경 감염에 성공하면 심각한 증상이 나타날 수 있다. 인수공통감염이 오늘날에는 교통망의 발달로 지구 반대편까지 퍼지는 데 단 24시간이면 충분해 그 위험성이 과거와는 비교할 수 없을 정도로 커졌다.

▼ 그럼에도 공존해야 하는 바이러스, 면역만이 답이다

그렇다면 바이러스는 지구상에서 해롭기만 한 존재일까? 지구에 서식하는 모든 생물은 존재 이유가 있다. 바이러스나 세균도 마찬가지다. 지구상의 생명체는 모두 지난 39억 년간의 생존 경쟁에서 승리한 개체들이다. 생물 세계에서는 장기적으로 본다면 “강한 자가 살아남는 것이 아니고, 오래 살아남는 자가 강한 것이다”라는 말은 진리다.

자연숙주 혹은 중간숙주를 박멸해서 감염원 자체를 제거하는 전략은 단순하고 근시안적인 생각이다. 중간숙주는 팬데믹이 발생하기 전까지는 무엇인지 파악이 불가하다. 박쥐가 사스, 메르스, 코로나19바이러스 등 다양한 감염병 바이러스의 자연숙주이지만 박쥐를 모두 제거하는 것은 물리적으로 불가능하다. 그러므로 박멸 대신 야생동물과의 직간접적인 접촉을 줄여야 한다.

궁극적으로 팬데믹을 만든 감염병, 지금 우리를 괴롭히고 있는 코로나19를 잠재우는 방법은 결국 예방백신의 개발이다. 예방백신의 최종 목표는 집단면역을 형성하는 것이다. 백신을 통해 항체를 가진 개개인이 많아져 집단면역이 형성되면 팬데믹이 종식될 수 있다. 그러나 바이러스 자체를 소멸시키거나 어떤 전염병이 나타날지를 예상하는 것은 인간이 할 수 없는 영역 밖의 일이다. 결국 인간의 최대 무기는 서둘러 백신을 개발하고 꾸준한 접종으로 지금은 치명적인 바이러스라도 평범한 바이러스로 길들이는 방법이 최선일 수밖에 없다. 

서울대학교 생물교육과에서 학사 및 석사과정을 마치고 미국 일리노이 대학교(Urbana-Champaign)에서 생리학으로 박사학위를 받았다. 그 후 면역학 분야의 글로벌 리더인 스크 립스연구소(The Scripps Research Institute, TSRI)에서 박사후연 구원으로 일하며 바이러스 면역학을 공부했다. 세계적 제약 회사인 존슨앤존슨의 신약개발 연구팀과 고려대학교 생명 과학부 조교수/부교수를 거쳐 2004년부터는 서울대학교 자연과학대학 생명과학부 교수로 재직 중이다.

에이즈바이러스 유전체를 특이적으로 분해하는 효소를 발견한 바 있으며, 전 세계인의 75% 이상이 감염된 사이토메갈로바이러스(cytomegalovirus infection)가 어떻게 인간 면역 시스템을 회피하면서 평생 몸속에서 생존하는지 연구 중이다. 사이토메갈로바이러스 백신을 개발하겠다는 소박하고 원대한 꿈을 이어가는 한편, 누구나 쉽게 이해할 수 있고 흥미를 느낄 수 있는 바이러스와 면역학 교수법을 개발하는 데 관심이 많다.

머리말

1장 바이러스 바로 알기

눈앞에 닥친 인류 멸망 시나리오

폭발적으로 퍼지는 감염성 질환

밝혀진 바이러스 정체

바이러스 발견 속도는 왜 더딘가?

바이러스와 세균의 차이점은 무엇일까?

바이러스는 생명을 빌려 쓰는 기생체다

감염된 숙주세포의 운명

엄격한 숙주 특이성을 나타내는 바이러스

그럼에도 바이러스가 필요한 이유

2장 바이러스는 어떻게 출현하고 번식하는가

바이러스의 출현과 재출현의 이유

또 다른 원인 제공자인 인간

변종 바이러스의 탄생

열쇠-자물쇠 원리로 바이러스를 무력화시키는 항체

가장 단순한 감염체의 등장: 프리온과 바이로이드

바이러스의 번식 전략

급성감염과 만성감염은 어떻게 다른가?

바이러스 잠복기

재감염과 재활성의 차이

바이러스 입자 1개만 흡입해도 감염될까?

바이러스 전파에 영향을 미치는 요인

바이러스 자체의 특성

3장 팬데믹의 종식, 결국 면역이다

바이러스는 우리 몸의 어디로 들어오는가?

감염에 대한 여러 겹의 인체 면역방어 시스템

바이러스 확진 판정자가 반드시 전파자는 아니다

정상적인 면역 과정의 일부로 나타나는 반응들

바이러스 감염에도 유전적 차이가 존재한다

집단면역이란 무엇인가?

팬데믹의 종식은 집단면역 형성이 유일한 길

바이러스 백신 개발의 핵심은 중화항체 유도

4장 코로나19 파헤치기

다양하게 불리는 코로나19 질병

왜 박쥐와 설치류는 신종 바이러스의 온상인가?

코로나19바이러스의 공기 전파 가능성

코로나19바이러스의 급성감염 진행 과정

코로나19 항체는 재감염을 막아줄까?

코로나19는 반복될 것인가

코로나19 치료제 및 백신 개발

전 세계에서 앞 다투어 개발 중인 백신

인간과 바이러스가 상호 공존하는 세상

미래 팬데믹에 대처하기 위해 무엇을 준비해야 하는가?

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