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1초당 2600개 침방울 입자 배출,  1분 발언 부유 침방울 1천개 이상

수분 증발하며 낙하 속도 저하 공중서 8분 이상 부유

코로나19의 공기중 전파를 둘러싸고 논란이 분분하다. 특히 무증상 감염자의 비율이 30%를 웃도는 것으로 나타나면서 이들에 의한 공기중 전파 위험에 대한 관심이 높아지고 있다.

보통 공기중 전파를 논할 땐 기침이나 재채기를 할 때 튀어나오는 침방울을 가리킨다. 그동안의 연구 결과를 보면 이때 나오는 침방울은 최대 7~8미터까지 날아간다. 하지만 커다란 침방울은 대개 2미터를 못 가고 바닥으로 떨어진다. 사회적 거리두기 간격 `2미터'의 논거가 여기에서 나왔다.

우리가 일상적으로 나누는 대화 중 배출되는 침방울은 어떨까? 보통 크기의 소리(59데시벨)로 말할 경우 입에서는 1초당 수천개의 침방울이 배출되는 것으로 알려져 있다. 침방울 크기는 1마이크로미터에서 500마이크로미터까지 아주 다양하다. 말할 때 튀어나오는 침방울(비말)에 의한 공기중 바이러스 전파 위험이 어느 정도인지를 규명한 논문이 나왔다.

왼쪽은 침방울이 공중에 떠 있는 시간(녹색 입자는 14분, 빨간색 입자는 14분), 오른쪽은 말이 끝난 후 6초간 연속 촬영한 침방울 움직임. PNAS 제공

미 국립보건원과 펜실베이니아대 공동연구진은 실험 참가자들에게 `건강하세요(Stay healthy)라는 말을 25초간 반복해서 말하게 하고, 이때 입 밖으로 배출되는 침방울을 레이저 광산란(laser light scattering) 기술을 이용해 공중에서 몇분 동안 머무를 수 있는지 관찰했다.

연구진은 침방울이 시야에서 사라지는 속도를 토대로, 대략 지름 4마이크로미터에 해당하는 입자의 평균 종단속도(terminal velocity, 낙하하는 물체의 최종 속도)를 측정했다. 침방울은 일단 입밖으로 나오면 수분이 증발하면서 크기가 처음의 20~34% 수준으로 작아진다. 예컨대 공기 중의 4마이크로미터 침방울은 애초 12~21마이크로미터 크기로 배출된 것이다.

타액에 당, 효소, 유전물질 등 비휘발성 물질이 얼마나 포함돼 있는지에 따라 침방울이 작아지는 정도가 달라진다. 크기가 작아진 침방울은 더 천천히 낙하한다. 예컨대 처음 지름이 50마이크로미터인 침방울이 10마이크미터로 줄어들면 낙하 속도는 초당 6.8cm에서 0.35cm으로 떨어진다고 한다. 이는 미세한 침방울이 공기 중 떠 있는 시간이 그만큼 늘어난다는 걸 뜻한다. 연구진은 증발 후 크기가 4마이크로미터를 기준으로 할 경우 침방울이 공중에 떠 있는 시간은 8~14분(평균 12분)으로 나타났다고 밝혔다.

마스크를 쓰지 않으면 침방울에 의한 바이러스 전파 위험을 고스란히 떠안게 된다. 픽사베이

연구진에 따르면 입 밖으로 튀어나오는 침방울 수는 1초당 평균 2600개. 부피로 환산하면 2.4~12 나노리터(nL)에 해당한다. 코로나19의 경우 침방울 1밀리리터(mL)당 평균 약 700만개의 바이러스 입자가 들어 있는 것으로 추정된다. 또 증발 전 크기가 50마이크로미터인 침방울에 1개 이상의 바이러스가 있을 확률은 37%다. 10마이크로미터 침방울의 경우 이 확률은 0.37%로 떨어진다.

연구진은 실험 결과를 토대로, 1분간 말할 경우 8분 이상 공기 중에 부유할 수 있는 바이러스 함유 침방울이 1000개 이상 만들어지는 것으로 추정했다. 이 정도면 다른 사람의 호흡기관 안으로 들어가서 2차 감염을 유발하기에 충분한 시간과 양이라고 연구진은 밝혔다. 연구진은 특히 “이는 보수적인 추정이며 어떤 감염자들은 1분당 10만개의 바이러스 침방울을 배출한다”고 덧붙였다. 환기가 되지 않는 밀폐된 장소에서 평소대로 말을 하는 것도 바이러스 전파의 실질적 위험 요인일 수 있음을 보여주는 연구 결과다.

이는 일본 유람선이나 한국의 콜센터, 중국 식당 등에서 집단 감염 사태가 발생했던 이유를 어느 정도 설명해주는 것으로 보인다.

연구에 참여하지 않은 미 텍사스 에이앤엠대학-텍사카나(Texas A&M University-Texarkana)의 벤저민 노이먼 교수(바이러스학)는 `워싱턴포스트' 인터뷰에서 "이번 연구는 대화를 통한 바이러스 전파를 직접 실험한 것은 아니지만, 마스크를 쓰지 않을 경우 가까운 거리에서 대화하는 중 배출되는 침방울도 코로나19 감염 위험을 높이기에 충분한 환경을 만든다는 걸 보여준다"고 말했다.

이번 연구는 미 국립과학원회보(PNAS) 5월13일치에 실렸다. < 곽노필 기자 >

“‘나파모스타트’, 렘데시비르보다 코로나19 치료 효과 ‘600배’”

인간 폐세포 실험서 효능 확인…특허출원 이어 임상시험 들어가

유력한 코로나19 바이러스 억제 약물인 렘데시비르보다 훨씬 강력한 효능을 보이는 치료제를 한국파스퇴르연구소 연구팀이 발견했다. 연구소는 10개 병원과 함께 연구자임상시험에 들어갔다.

한국파스퇴르연구소 김승택 인수공통바이러스연구팀장은 14일 “코로나19 바이러스 억제 효과가 있는 24개의 약물로 인간 폐세포 배양 실험을 한 결과, 혈액 항응고제 및 췌장염 치료제 성분인 ‘나파모스타트’가 가장 강력한 항바이러스 효능을 보였다”고 밝혔다.

연구팀은 12일 연구 결과를 논문 사전 게재 사이트인 <바이오 아카이브>(bioRxiv)에 보고하고 특허를 출원하는 한편, 관련 분야 국제저널에 논문 게재 승인을 신청했다.

연구팀은 코로나19 바이러스가 세포에 진입할 때 이용하는 돌기모양의 스파이크 단백질을 활성화하는 과정에 ‘티엠피아르에스에스2’(TMPRSS2)라는 단백질 분해효소가 작용한다는 최신 독일 연구 결과를 참고해 이 단백질을 억제하는 약물들을 대상으로 항바이러스 효능을 연구했다.

바이러스는 표면에 있는 스파이크 단백질을 이용해 인간 세포 안으로 들어간 뒤 무한 복제를 통해 세포를 감염시킨다. 세포 안에서 바이러스의 유전체 아르엔에이(gRNA)는 자신을 조각낼 단백질 분해효소를 만들어 16조각으로 분할된다. 이 조각 중에는 복제 기능을 맡는 아르엔에이(RNA)중합효소도 있다. 단백질 분해효소를 억제하거나, RNA중합효소를 억제하면 바이러스의 무한 증식을 막을 수 있다. 현재 임상시험 중인 렘데시비르나 아비간은 RNA중합효소를 억제하는 효능이 있고, 칼레트라(로피나비르와 리토나비르 혼합제)는 단백질 분해효소를 억제하는 효능이 있다.

연구팀은 지난 2월부터 코로나19 치료제 후보물질을 발굴하는 ‘약물 재창출’ 연구를 통해 24개 약물을 발굴한 뒤 ‘베로세포’ 배양 실험을 했다. 베로세포는 아프리카 초록색원숭이의 신장에서 수립한 세포로, 배양 실험에 많이 쓰인다.

김 팀장은 “코로나19 바이러스는 인간 폐에 침투해 병을 일으킨다. 코로나19 바이러스가 베로세포에 감염되는 과정과 폐세포에 감염되는 과정이 다르다는 점에 착안해 추가로 인간 폐세포 배양 실험을 했다”고 설명했다. 폐세포는 폐암 세포에서 유래한 ‘칼루-3’(Calu-3) 세포를 사용했다.

실험 결과 베로세포에서는 코로나19 바이러스 억제 효과가 크지 않았던 나파모스타트가 칼루-3 폐세포에서는 가장 강력한 효능을 보였다. 어느 정도 농도의 약물을 투여했을 때 바이러스 복제를 50%까지 줄이는지로 약효를 나타내는 ‘아이시50’(IC50)이 나파모스타트의 경우 베로세포에서는 13.88마이크로몰(uM)이었지만 폐세포에서는 0.0022마이크로몰이었다. 이는 렘데시비르의 폐세포 IC50 1.3마이크로몰보다 600배 작은 것으로, 그만큼 나파모스타트의 효능이 뛰어나다는 것을 의미한다.

나파모스타트는 한국과 일본에서 이미 혈액 항응고제와 췌장염 치료제로 승인이 난 약물이어서 동물실험과 임상시험 1상 과정 없이 바로 코로나19 바이러스 치료제 임상시험 2상에 들어갈 수 있다.

한국파스퇴르연구소는 이번 연구 결과를 바탕으로 배인규 경상대병원 감염내과 교수를 총괄책임자로 10개 병원이 참여하는 연구자임상시험을 식품의약품안전청의 승인을 받아 진행하고 있다. 임상시험을 통해 한국 식약청의 승인을 받으면 국내에서는 나파모스타트를 코로나19 바이러스 치료제로 사용할 수 있다.

미국 국립보건원(NIH) 코로나19 치료 가이드라인 심사단은 현재 렘데시비르에 대해서만 산소요법이 필요한 중증 입원환자에 한해 사용하도록 권고하고 있을 뿐, 클로로퀸이나 칼레트라 등 나머지 약물에 대해서는 사용하지 말 것을 권고하거나 사용 추천을 유보하고 있다. < 이근영 기자 >

노약자와 기저 질환자, 코로나19에 약한 이유 알아냈다"

바이러스 증식 막는 마이크로 RNA 수 현저히 감소

급성 호흡곤란 증후군 등 코로나19의 위중한 증세가 호중구의 과잉 활성화에서 비롯될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 많을 땐 전체 백혈구의 70%를 차지하기도 하는 호중구는 NETs라는 독성 DNA 망(화살표)으로 박테리아 등 병원체를 공격한다. [콜드스프링하버 연구소]

우리 몸의 유전자 발현을 조절하는 마이크로 RNA(miRNA)는 바이러스의 침투를 막는 최전선의 방어군 역할도 한다. 마이크로 RNA는 침입한 바이러스를 단단히 포박해 RNA(유전물질)를 잘라낸다. 이렇게 RNA가 파괴된 바이러스는 복제 능력을 상실해 감염 자체가 이뤄지지 않는다.

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 일으키는 바이러스((SARS-CoV-2)도 당연히 마이크로 RNA의 공격 대상이다.

그런데 고령자와 만성 기저 질환자는, 신종 코로나바이러스와 맞서 싸우는 일군의 마이크로 RNA 수가 현저히 줄어들어 감염에 취약하다는 연구 결과가 나왔다. 고령자와 기저 질환자가 유난히 코로나19에 많이 걸리고 사망자도 많이 나오는 이유를 부분적으로 설명하는 것이라 할 수 있다.

미국 국립보건원(NIH)의 지원을 받아 이 연구를 수행한 미국 오거스타대 조지아 의대(MCG) 과학자들은 14일 저널 '노화와 질환(Aging and Disease)'에 관련 논문을 발표했다. 이 저널은 국제 노화·질병 협회의 회보로 두 달에 한 번씩 나온다.

마이크로 RNA의 수가 감소했다는 건 전쟁에서 지상군 병력이 부족하다는 의미다. 이런 조건에서 신종 코로나바이러스는 인간 세포의 유전체를 이용해 증식하는 능력, 즉 전염력이 더 강해진다.

MCG 연구진은 2002년에 처음 나타난 사스(급성호흡기증후군) 바이러스와 신종 코로나바이러스의 RNA 염기서열을 관찰하면서, 이들 바이러스를 공격하는 마이크로 RNA의 염기서열과 대조해 분석했다.

연구에 사용된 바이러스의 RNA 서열과 인간 유전체 서열 등은 NIH 유전자 서열 데이터베이스(GenBank)와 미 국립 생명공학 정보 센터 등에서 받았다. 특히 올해 1월부터 4월까지 미국, 독일, 태국 등 5대륙, 17개국에서 분리한 신종 코로나바이러스 샘플 29개와 사스 바이러스 샘플 4개도 포함됐다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 '퍼즐 조각 맞추기'를 거듭한 끝에, 사스 바이러스의 유전체를 표적으로 삼는 848종의 마이크로 RNA와 신종 코로나바이러스의 유전체를 겨냥하는 873개의 마이크로 RNA를 가려냈다. 이 가운데 558종의 마이크로 RNA는 양쪽 모두를 표적으로 삼았다. 하지만 315종은 신종 코로나만, 다른 290종은 사스만 공격했다.

신종 코로나를 효율적으로 공략하는 마이크로 RNA 그룹은 도합 10개 이상의 공격 목표를 가진 것으로 나타났다. 아울러 신종 코로나를 공격하는 전체 마이크로 RNA는 면역 반응 물질 생성 등 72개 이상의 생리 과정과 연관돼 있었다.

그런데 나이가 들고 당뇨병·심혈관질환 등 기저질환이 생기면 이런 생리 과정의 다수가 비정상으로 변하거나 전체 생리 과정의 수가 감소했다.

일례로 특정 마이크로 RNA(miR-15b-5p)는 신종 코로나바이러스와 친연성이 아주 높지만, 관상동맥 질환이 있으면 작용력이 약해졌다. 반대로 건강한 젊은이의 몸에선 이 마이크로 RNA가 타고난 대로 바이러스에 결합해 복제를 차단했다.

이번 연구에 사용된 29개 신종 코로나 샘플 가운데 19개는 동일한 마이크로 RNA를 갖고 있었다. 이는 코로나19에 듣는 치료 약이나 백신이 개발되면 그 효능 범위가 상당히 넓으리라는 걸 시사한다고 연구팀은 말한다.

MCG 건강 노화 센터의 공동 소장이자 논문의 수석저자인 카를로스 이살레스 박사는 "비정상 반응을 촉발해 고령 환자를 (코로나19에) 더 취약하게 만드는 핵심 마이크로 RNA 그룹이 존재하는 것 같다"라면서 "이런 마이크로 RNA 그룹을 치료 표적으로 가려내는 게 관건"이라고 말했다.

연구팀은 여러 개의 핵심 마이크로 RNA를 '칵테일' 형태로 섞어 코를 통해 분사하는 방법 등을 검토하면서, 합성 마이크로 RNA 생산을 준비하고 있다.

향후 연구의 초점은, 가장 효과적인 마이크로 RNA를 가려내 코로나19의 보조 치료제를 개발하는 데 맞춰질 듯하다.

‘안내염’ ‘후발 백내장’ 등 수술로 인한 부작용 많아

최근 3년간 안과 진료와 관련한 소비자 피해 구제 신청 중 백내장 수술 관련이 가장 많은 것으로 나타나 소비자원이 14일 수술 결정 때 주의를 당부했다.

한국소비자원에 따르면 2017년부터 지난해까지 3년간 접수된 안과 진료 관련 피해구제 신청 84건 중 47.6%(40건)가 백내장과 관련이 있었다.

이어 망막질환(16건, 19.0%), 시력교정(9건, 10.7%), 녹내장(6건, 7.1%) 순으로 피해구제 신청이 많았다.

백내장 치료와 관련한 피해구제 신청 40건 중 38건이 수술로 인한 부작용과 관련이 있었고 나머지 2건은 검사비 환급 관련 불만이었다.

백내장 수술 부작용 38건 내용은 '안내염'과 '후발 백내장' 발생이 각각 6건, 후낭파열 발생 5건, 신생혈관 녹내장 발생 3건 등이었다.

수술 부작용 사례 중 42.1%인 16건은 부작용으로 수술 전 시력을 회복하지 못하고 시각장애까지 이르렀다. 이들 가운데 14건은 고혈압이나 당뇨 등 내과 질환이나 망막 이상 같은 안과 질환이 있던 경우였다.

부작용 사례 중 다초점 인공수정체 삽입술과 관련된 사례가 8건이었고 검사·수술 비용은 두 눈 모두 수술할 경우 최대 800만원으로 나타났다.

피해구제 신청자는 60세 이상 고령자가 26건(65%)이었고 남성이 60%를 차지했다.

소비자원은 피해 예방을 위해 백내장 수술을 할 때는 수술 효과와 부작용 등에 대해 충분한 정보를 요구한 뒤 결정하고 수술 후에는 정기검진과 철저한 관리로 합병증을 예방할 것을 당부했다.

국민건강보험공단의 2018년 주요수술통계연보에 따르면 백내장 수술은 2016년 51만8천여명에서 2017년 54만9천여명, 2018년에는 59만여명 등으로 증가 추세다.

영국 뉴캐슬대 연구…생후 6∼9개월 '사춘기 개' 덜 순종적"

"보호자와 유대감 낮으면 말썽 더 피워"

사람과 마찬가지로 개도 호르몬의 영향으로 예민하고 감정 기복이 심한 '사춘기'를 겪는다는 연구 결과가 학술지에 실렸다.

영국 뉴캐슬대 연구진에 따르면 강아지도 청소년기에 보호자의 지시를 잘 따르지 않는 경향이 있는 것으로 나타났다고 일간 가디언이 12일 보도했다.

공동 연구 저자인 루시 애셔 박사는 영국 왕립학회 학술지인 '생물학 회보'(Biology Letters)를 통해 강아지가 말을 듣지 않는 건 사람처럼 호르몬의 영향을 받기 때문일 수 있다고 설명했다.

연구진은 개에서 인간의 사춘기에 해당하는 시기, 즉 '개춘기'가 시작되는 생후 6개월에서 9개월 사이를 포함해 다양한 나이의 독일 셰퍼드와 골든리트리버, 래브라도리트리버 또는 이들 종간의 잡종견을 대상으로 "앉아"와 같은 명령에 얼마나 순종적인지를 관찰했다.

생후 5개월 강아지 82마리와 8개월 강아지 80마리를 비교한 결과, '청소년기'에 있는 8개월 강아지가 5개월 강아지보다 보호자의 명령을 덜 따르는 것으로 드러났다.

애셔 박사는 "생후 5개월 때보다 8개월 때 '앉아' 명령을 무시할 가능성이 거의 2배 가까이 높다"고 설명했다.

반면 같은 기간 동안 낯선 사람을 따르려는 경향은 오히려 증가했다.

실험에 참여한 생후 5~8개월 강아지 285마리는 이 시기에 보호자보다 덜 친숙한 훈련사들을 더 잘 따르는 것으로 나타났다.

애셔 박사는 이 시기에 포유류 전체의 뇌 구조의 전면적 변화와 호르몬 변화가 일어난다는 사실은 알려졌지만, 특히 이 시기가 개의 행동과 어떤 관련이 있는 밝혀지지 않았다고 설명했다.

애셔 박사는 또 "일반적으로 부모와의 관계가 불안정한 10대 청소년이 더 많은 갈등 행동을 보일 가능성이 높은 것처럼 개들도 같은 현상이 나타났다"고 말했다.

그는 사람과 마찬가지로 보호자와의 유대가 불안정한 강아지가 존재감을 드러내기 위해 말썽을 피울 수 있다고 설명했다.

그 외에도 반려견을 혼자 두었을 때 몸을 떠는 것과 같은 분리불안 징후가 생후 8개월 전후로 증가했으며, 이 역시 청소년기와 관련이 있다고 부연했다.

또 암컷은 사람과 마찬가지로 보호자와의 애착 관계가 불안할수록 사춘기가 일찍 시작되는 것으로 나타났다.

그는 반려견이 사춘기가 됐을 때 보호소로 데려가는 주인들의 수가 급증한다면서 이번 연구 결과로 보호자들이 그들의 반려견을 보다 잘 이해하는 데 도움이 되기를 바란다고 덧붙였다.

헝가리 외트뵈시 로란드대 클로디아 푸가차 박사는 이 시기에 대한 선행 연구가 없었기 때문에 유의미한 결과라면서도 '부모 대 자식'과 '보호자 대 반려견' 관계의 유사성 등은 자세히 알 수 없다는 점을 이번 연구의 한계로 언급했다.

영국 케임브리지대의 세라-제인 블레이크모어 심리학 및 인지신경과학 박사는 이번 연구가 10대 청소년의 특징들이 꼭 인간만의 것은 아니라는 점을 시사한다며 흥미로운 결과라고 평가했다.