잠재적 고위험 변이를 WHO보다 2개월 앞서 조기 탐지
[데일리포스트=김정은 기자] 세계에서 맹위를 떨치고 있는 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)는 감염 반복을 통해 유전자 서열이 바뀌고, 기존 균주와는 감염력이나 중증도가 다른 변이가 나타난다.
미국 화이자와 함께 코로나19 백신을 개발한 독일 생명공학기업 바이오엔테크가 세계보건기구(WHO)의 고위험 변이 지정일보다 평균 2개월 앞서 식별하는 '조기경보 시스템(Early Warning System)'을 개발했다고 11일(현지시간) 발표했다.
연구자들이 매일 보고하는 변이 가운데 일부는 코로나19 유행 상황에 큰 영향을 미친다. WHO는 세계 연구팀의 보고를 집계해, 특히 위험한 변이를 ▲우려 변이(VOC·Variants of Concern) ▲관심 변이(VOI· Variants of Interest) ▲모니터링 변이(VUM·Variants Under Monitoring)로 구분하고 있다.
12일 기준 세계보건기구(WHO)가 '우려 변이'로 분류한 변이는 알파·베타·감마·델타·오미크론 5종이다. 이러한 고위험 변이를 검출하고 대책을 강구하는 일은 감염 확대 방지에 매우 중요하다. 그러나 변이 최초 보고 후 연구팀이 리스크를 분석하고, WHO가 고위험 변이라고 인정하기까지 상당한 시간이 소요된다.
이에 바이오엔테크는 인공지능(AI) 시스템 개발기업인 인스타딥(InstaDeep)과 협력해 고위험 변이를 빠르게 검출하는 조기경보 시스템을 개발했다. AI 기반으로 바이러스 유전자 서열 데이터를 신속하게 분석해 연구팀보다 빨리 고위험 변이를 지정할 수 있다는 설명이다.
이번에 개발한 조기경보 시스템은 바이러스 스파이크 단백질과 수용체 세포의 상호작용에 대한 구조적 모델링과 바이러스 면역 회피 특성 및 건강에 미치는 영향을 점수화한 지표를 기반으로 한다. AI 예측 모델링은 글로벌 연구팀이 보고한 방대한 바이러스 유전자 서열 데이터를 분석해 특정 변이가 어느 정도의 위험을 초래하는지 평가한다.
조기경보 시스템의 능력을 확인하기 위해 연구팀은 2020년 9월~2021년 11월에 걸쳐 실험을 진행했다. 그 결과, WHO가 ▲우려 변이 ▲관심변이 ▲모니터링 변이로 지정한 13종 가운데 12종에 대해, WHO 지정일보다 평균 2개월 조기에 식별한 것으로 나타났다. 현재 유행중인 오미크론의 경우, 유전자 서열 데이터를 이용한 당일 탐지했다고 바이오엔테크는 보고했다.
바이오엔테크의 우구르 사힌 공동 창립자 겸 CEO는 "새롭게 개발한 첨단 계산 방식을 통해 스파이크 단백질의 서열 정보를 분석하고, 예측 면역회피 특성 등 점수에 따라 새로운 변이의 위험도를 검출할 수 있다"면서 "고위험 변이의 조기검출은 연구자·백신 개발자·보건 당국·정책 입안자의 주의를 촉구하는 유효한 수단일 뿐 아니라, 새로운 우려 변이 출연에 대응할 시간을 더 많이 확보할 수 있다"고 언급했다.
인스타딥 공동 창립자인 카림 베귀어 CEO는 "현재 매주 1만종 이상의 새로운 변이 유전자 서열이 발견되고 있어 전문가들조차 이처럼 복잡한 데이터를 다루기 어려운 실정이다. 인스타딥 플랫폼의 강력한 AI 역량과 바이오엔테크의 코로나19 바이러스에 대한 노하우와 기술을 결합시킨 성과"라고 강조했다.