SARS-CoV-2 변이주

1. 개요

SARS-CoV-2 변이주는 코로나19 바이러스가 변이를 일으켜 발생하며, 알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론 등 다양한 변이가 존재한다. 이 변이들은 전파력, 독성, 항원성 등에서 차이를 보이며, 대한민국에도 다양한 변이주가 유입되었다. 변이주는 PANGO, Nextstrain, GISAID, WHO 명명법 등 여러 방식으로 명명되며, WHO는 그리스 문자를 사용하여 변이주를 명명하기도 한다. 주요 변이들은 특정 돌연변이를 가지며, 백신 효과에도 영향을 미칠 수 있다.

2. 대한민국으로의 유입 및 발생 현황

2019년 12월 중국에서 처음 발생한 코로나19는 대한민국을 포함한 전 세계로 확산되었다. 각국에서 다양한 변이가 발생했으며, 대한민국에는 주요 변이들이 유입되었다.

2.1. 대한민국 유입 변이

대한민국에는 중국에서 발생한 코로나19 원형 바이러스를 시작으로, 영국, 남아프리카공화국, 브라질, 인도, 미국 등 세계 각지에서 발생한 다양한 변이주가 유입되었다. 세계보건기구(WHO)가 지정한 우려 변이인 알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론 변이가 모두 대한민국에서 확인되었다.

2021년 하반기에는 델타 변이가 대한민국에서 우세종으로 확산되었으며, 이후 오미크론 변이가 빠르게 확산되어 현재 우세종으로 자리 잡았다.

2.2. 대한민국 발생 변이

대한민국에서도 자체적인 변이가 발생하였으며, B.41, A.24, B.1.497, AY.69 (델타) 등이 보고되었다. 이 중 AY.69 (델타) 변이는 대한민국에서 가장 많은 확진자를 발생시킨 변이로 기록되었다.

3. 주요 변이

SARS-CoV-2 바이러스는 계속 변이하며, 이 중 일부는 기존 바이러스보다 전파력이나 치명률이 높거나 백신 효과를 감소시키는 등 특징적인 변화를 보인다. 이러한 변이들을 주요 변이라고 부른다.

3.1. 우려 변이 (VOC)

우려 변이(VOC)는 코로나19를 유발하는 SARS-CoV-2에 사용되며, 스파이크 단백질 수용체 결합 도메인(RBD)의 돌연변이가 RBD-hACE2 복합체에서 결합 친화성을 실질적으로 증가시키고(예: N501Y), 동시에 인구 집단에서 빠른 확산과 관련된 바이러스 변이에 사용되는 범주이다.

이 범주에 할당되기 전에, 새롭게 나타나는 변이는 관심 변이(VOI), 또는 일부 국가에서는 조사 대상 변이(VUI)로 분류될 수 있다. 우려 변이로 더욱 완전한 평가를 받는 동안 또는 평가 후에, 변이는 일반적으로 Pango 명명법 시스템의 계통 및 Nextstrain 및 GISAID 시스템의 계통군으로 할당된다.

역사적으로, WHO는 전파율, 독성, 백신과 같은 완화 조치에 대한 저항성이 증가한 변이인 우려 변이(VOC)에 대한 업데이트를 정기적으로 게시했다. 회원국의 변이 제출은 이후 GISAID에 제출되고, 변이에 대한 현장 조사가 이어진다. 2023년 10월 4일에 발표된 업데이트된 정의는 세계보건기구(WHO)의 SARS-CoV-2 변이의 작업 정의에 관심 변이(VOI)와 모니터링 대상 변이(VUM)를 추가했다. 미국 질병통제예방센터(CDC)와 같은 다른 기관들은 일반적으로 우려 변이를 약간 다르게 정의한다. 예를 들어, CDC는 2022년 4월 14일에 델타 변이의 경계를 해제했으며, WHO는 2022년 6월 7일에 그렇게 했다.

WHO는 VOI를 "전파력, 독성, 항체 회피, 치료제 감수성 및 검출 가능성과 같은 바이러스 특성에 영향을 미치는 것으로 예측되거나 알려진 유전자 변화를 보이며" 한 개 이상의 WHO 지역에서 다른 변이보다 더 널리 유행하여 세계적인 공중 보건 위험을 시사할 수 있는 변이로 정의한다. 또한, 이 업데이트에서는 "VOI는 Nextstrain 및 Pango에서 사용되는 것과 같은 확립된 과학적 명명법 시스템을 사용하여 참조될 것이다"라고 명시했다.

바이러스는 일반적으로 시간이 지남에 따라 돌연변이를 획득하여 새로운 변이를 생성한다. 새로운 변이가 인구 집단에서 증가하는 것으로 보이면 "출현 변이"로 분류될 수 있다. SARS-CoV-2의 경우 새로운 계통은 종종 단지 몇 개의 뉴클레오티드만 서로 다르다.

출현 변이의 잠재적인 결과는 다음과 같다:
* 전파력 증가
* 이환율 증가
* 치사율 증가
* 진단 검사에서 감지 회피 능력
* 항바이러스 약물에 대한 감수성 감소 (해당 약물이 존재하는 경우)
* 치료제(예: 회복기 혈장 또는 단클론 항체) 또는 실험실 실험에서 중화 항체에 대한 감수성 감소
* 자연 면역 회피 능력(예: 재감염 유발)
* 백신 접종자 감염 능력
* 다기관 염증 증후군 또는 롱 코비드와 같은 특정 질환의 위험 증가
* 어린이 또는 면역 저하 환자와 같은 특정 인구 통계 또는 임상 집단에 대한 친화력 증가

이러한 기준 중 하나 이상을 충족하는 것으로 보이는 변이는 이러한 특성의 검증 및 확인이 보류된 상태에서 "조사 대상 변이" 또는 "관심 변이"로 분류될 수 있다. 관심 변이의 주요 특징은 사례의 비율 증가 또는 고유한 발병 클러스터의 원인임을 보여주는 증거를 제시한다는 것이다. 그러나 국가 수준에서 유병률 또는 확장이 제한되어야 하며, 그렇지 않으면 분류가 "우려 변이"로 상향 조정된다. 특정 변이에 대한 예방 또는 개입 조치의 효과가 실질적으로 감소한다는 명확한 증거가 있는 경우, 해당 변이는 "심각 변이"라고 한다.

3.2. 관심 변이 (VOI)

Variants of Interest^영어 (VOI)는 우려 변이로 발전할 가능성이 있어 지속적인 감시가 필요한 변이이다. 엡실론, 제타, 에타, 세타, 요타, 카파, 람다, 뮤 변이 등이 과거 관심 변이로 지정되었다가 현재는 해제되었다.

2023년 3월 15일 기준으로, WHO는 VOI를 다음과 같이 정의한다.

* 전파력, 독성, 항체 회피, 치료제 감수성 및 검출 가능성과 같은 바이러스 특성에 영향을 미치는 것으로 예측되거나 알려진 유전자 변화를 보인다.
* 한 개 이상의 WHO 지역에서 다른 변이보다 더 널리 유행하여 세계적인 공중 보건 위험을 시사할 수 있다.

3.3. 감시 대상 변이 (VUM)

SARS-CoV-2 변이주는 수천 가지가 있지만, 바이러스의 하위 유형은 계통 또는 계통과 같은 더 큰 그룹으로 분류할 수 있다. 일반적으로 사용되는 세 가지 주요 명명법이 제안되었다.

* SARS-CoV-2를 hCoV-19로 지칭하는 GISAID는 8개의 전 세계 계통(S, O, L, V, G, GH, GR 및 GV)을 식별했다.
* 2017년, Hadfield 외 연구진은 "병원체 진화의 실시간 추적"을 위해 Nextstrain을 발표했다. Nextstrain은 나중에 SARS-CoV-2를 추적하는 데 사용되었으며, 13개의 주요 계통 (19A–B, 20A–20J 및 21A)을 식별했다.
* 2020년, 계통 발생학적 명명법을 이용한 전 세계 유행 계통 할당 (PANGOLIN) 소프트웨어 팀의 Rambaut 외 연구진은 기사에서 "활발하게 순환하는 바이러스 계통과 새로운 위치로 확산되는 바이러스 계통에 초점을 맞춘 SARS-CoV-2 계통에 대한 동적 명명법"을 제안했다. 1340개의 계통이 지정되었다.

각 국립 공중 보건 연구소는 특정 변이를 추적하기 위해 자체 명명법 시스템을 제정할 수도 있다. 예를 들어, 영국 공중 보건국은 조사 대상 변이 또는 우려 변이에 대해 각각 'VUI' 또는 'VOC'를 접두사로 붙여 각 추적 변이를 연도, 월 및 숫자로 [YYYY] [MM]/[NN] 형식으로 지정했다. 이 시스템은 현재 수정되었으며 [YY] [MMM]-[NN] 형식을 사용하며, 여기서 월은 세 글자 코드를 사용하여 표기된다.

WHO는 이전에 유행하던 변이주를 "다른 유행 SARS-CoV-2 변이주에 비해 더 이상 전 세계 공중 보건에 주요한 위험을 제기하지 않는 것으로 나타났지만" 여전히 모니터링해야 하는 변이주로 정의한다.

2023년 3월 15일, WHO는 VOC(관심 변이) 추적 시스템에 대한 업데이트를 발표하면서 VOC에만 그리스 문자를 할당할 것이라고 발표했다. 아래 나열된 변이주는 이전에 우려 변이로 지정되었지만, 다른 변이주에 의해 대체되었다. 세계보건기구(WHO)는 "이전에 유행했던 우려 변이"로 다음과 같이 나열하고 있다: 아래에 나열된 변이주는 한때 감시 대상 변이주로 분류되었지만, 더 이상 상당한 수준으로 유행하지 않거나, 상황에 큰 영향을 미치지 않거나, 변이주가 우려스러운 특성을 가지고 있지 않다는 과학적 증거로 인해 재분류되었다.

추가적인 정보 수집 및 분석이 필요한 변이이다.

3.4. 주요 변이의 특징 (알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론)

4. 변이 명명법

세계 보건 기구(WHO)는 2021년 5월 31일, 주요 변이주에 대해 그리스 문자를 사용하는 새로운 명명법을 발표했다. 이는 변이 발생 국가에 대한 낙인찍기를 방지하고, 대중에게 쉽고 명확하게 정보를 전달하기 위한 목적이었다. 이러한 결정은 바이러스 변이를 언급하기 위해 국가 이름을 사용하는 것에 대한 비판 때문이기도 했다. WHO는 국가 이름을 언급하는 것이 낙인을 유발할 수 있다고 언급했다.

WHO가 발표한 주요 변이는 다음과 같다.

* 알파 변이 (B.1.1.7): 영국에서 처음 발견
* 베타 변이 (B.1.351): 남아프리카공화국에서 처음 발견
* 감마 변이 (P.1): 브라질에서 처음 발견
* 델타 변이 (B.1.617.2): 인도에서 처음 발견
* 오미크론 변이 (B.1.1.529, BA형): 보츠와나에서 처음 발견

WHO는 그리스 문자 명명법 외에도, 과학계에서 널리 사용되는 세 가지 주요 명명법을 제안했다.

* GISAID: 8개의 전 세계 계통(S, O, L, V, G, GH, GR, GV)을 식별
* Nextstrain: 13개의 주요 계통 (19A–B, 20A–20J 및 21A)을 식별
* 계통 발생학적 명명법을 이용한 전 세계 유행 계통 할당(PANGOLIN): 1340개의 계통을 지정 (2021년 8월 기준)

각 국립 공중 보건 연구소는 특정 변이를 추적하기 위해 자체 명명법 시스템을 제정할 수도 있다.

4.1. PANGO 계통

PANGO 계통은 가장 널리 사용되는 SARS-CoV-2 변이 명명법 중 하나로, 바이러스의 계통 발생학적 관계를 기반으로 변이를 분류한다.

다음은 주요 PANGO 계통의 예시이다.

* B.1.1.7: 알파 변이
* B.1.351: 베타 변이
* P.1: 감마 변이
* B.1.617.2: 델타 변이
* B.1.1.529, BA형: 오미크론 변이

2020년, 계통 발생학적 명명법을 이용한 전 세계 유행 계통 할당 (PANGOLIN) 소프트웨어 팀의 Rambaut 외 연구진은 "활발하게 순환하는 바이러스 계통과 새로운 위치로 확산되는 바이러스 계통에 초점을 맞춘 SARS-CoV-2 계통에 대한 동적 명명법"을 제안했다.

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📌 열 고정 해제

SARS-CoV-2 해당 명명법

PANGO 계통	PANGO 계통에 대한 참고사항	Nextstrain 분기, 2021	GISAID 분기	주목할 만한 변이
A.1–A.6		19B	S	"참조 서열" WIV04/2019 포함
B.3–B.7, B.9, B.10, B.13–B.16		19A	L
			O
B.2			V
B.1	B.1.5–B.1.72	20A	G	PANGO 계통 명명법에서 계통 B.1; 델타(B.1.617) 포함
	B.1.9, B.1.13, B.1.22, B.1.26, B.1.37		GH
	B.1.3–B.1.66	20C		엡실론(B.1.427/B.1.429/CAL.20C) 및 에타(B.1.525) 포함
		20G		일반적으로 2021년 2월 미국에서 우세
		20H		베타(B.1.351) 포함
	B.1.1	20B	GR	B.1.1.207 및 람다 (계통 C.37) 포함
		20D
		20J		감마(P.1) 및 제타(P.2) 포함
		20F
20I	알파(B.1.1.7) 포함
B.1.177	20E (EU1)	GV	20A에서 파생됨

4.2. Nextstrain 분기

Nextstrain은 SARS-CoV-2의 유전체 감시를 실시간으로 제공하는 시스템이다. 2017년에 발표되었으며, 2020년부터 SARS-CoV-2 변이 추적에 활용되고 있다. Nextstrain은 13개의 주요 계통 (19A–B, 20A–20J 및 21A)을 식별한다.

Nextstrain은 연도와 해당 연도에 나타난 주요 변이의 순서를 나타내는 문자를 조합하는 방식으로 명명한다. 예를 들어, '20I/501Y.V1'은 2020년에 나타난 변이 중 하나이며, 501Y.V1이라는 주요 돌연변이를 포함하고 있음을 의미한다.

Nextstrain에서 식별한 주요 SARS-CoV-2 변이 계통은 다음과 같다.

4.3. GISAID 분기

GISAID는 SARS-CoV-2를 hCoV-19로 지칭하며, 8개의 전 세계 계통(S, O, L, V, G, GH, GR, GV)을 식별한다.

4.4. WHO 명명법

2021년 5월 31일, 세계 보건 기구(WHO)는 수개월 간의 논의 끝에 주요 변이주에 대해 그리스 문자를 사용하는 새로운 명명법을 발표했다. 이는 변이 발생 국가에 대한 낙인찍기를 방지하고, 대중에게 쉽고 명확하게 정보를 전달하기 위한 목적이었다. 이러한 결정은 바이러스 변이를 언급하기 위해 국가 이름을 사용하는 것에 대한 비판 때문이기도 했다. WHO는 국가 이름을 언급하는 것이 낙인을 유발할 수 있다고 언급했다.

알파부터 뮤까지 모든 문자를 사용한 후, 2021년 11월 WHO는 그리스 문자의 다음 두 글자인 뉴와 크시를 건너뛰고 오미크론을 사용했다. 크시를 건너뛴 것은 중국 지도자 시진핑의 심기를 거스르지 않기 위해서라는 추측이 있었다. WHO는 뉴가 "new"와 너무 쉽게 혼동되고 시는 흔한 성씨이기 때문이라고 설명했다. WHO는 그리스 문자를 모두 사용할 경우, 향후 변이의 이름을 별자리의 이름을 따서 지을 것을 고려했다.

다음은 WHO에서 명명한 주요 SARS-CoV-2 변이 목록이다.

5. 변이의 기원 및 진화

SARS-CoV-2 바이러스의 기원은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 하지만, 유전자 재조합을 통해 박쥐의 SARS 유사 코로나바이러스와 천산갑 코로나바이러스 간의 종간 전염으로 발생했을 가능성이 있다.

가장 초기에 확인된 SARS-CoV-2 바이러스 유전체는 2019년 12월에 환자들에게서 수집되었다. 중국 연구진은 이 초기 유전체를 박쥐 및 천산갑 코로나바이러스 균주와 비교하여 인간 코로나바이러스의 조상 유형을 추정했다. 확인된 조상 유전자형은 "S"로, 주요 파생형은 돌연변이 아미노산 변화를 반영하여 "L"로 명명되었다. 서방 연구자들은 유사한 분석을 수행했지만 조상 유형을 "A", 파생 유형을 "B"로 명명했다. B형은 B.1을 포함한 추가 유형으로 돌연변이되었으며, 이는 2021년 세계보건기구(WHO)에 의해 알파, 베타, 감마, 델타 및 오미크론 변이로 명명된 주요 우려 변이의 조상이 되었다.

팬데믹 초기에는 감염자 수가 상대적으로 적어 바이러스 유전체 돌연변이 기회가 적었고, 따라서 차별화된 변이가 발생할 기회도 적었다. 변이 발생이 드물었기 때문에 ACE2와 상호작용하는 수용체 결합 도메인(RBD) 영역에서 S-단백질 돌연변이 관찰 또한 빈번하지 않았다.

시간이 지남에 따라 SARS-CoV-2의 유전체는 무작위 돌연변이를 통해 더 전염성이 높은 것으로 관찰되는 바이러스의 돌연변이 표본(즉, 유전자 변이)으로 진화하여 자연 선택되었다. 특히 알파 변이와 델타 변이 모두 이전에 확인된 바이러스 균주보다 더 전염성이 높은 것으로 관찰되었다.

일부 SARS-CoV-2 변이는 감염 회복 또는 백신 접종을 통해 증가하는 인구 면역력에도 불구하고 복제 적합성을 유지(또는 심지어 증가)하기 때문에 우려되는 변이로 간주된다. 우려 변이 중 일부는 S-단백질의 RBD에서 돌연변이를 보인다.

SARS-CoV-2 변이주는 수천 가지가 있지만, 바이러스의 하위 유형은 계통 또는 계통과 같은 더 큰 그룹으로 분류할 수 있다.

일반적으로 사용되는 세 가지 주요 명명법이 제안되었다.

* SARS-CoV-2를 hCoV-19로 지칭하는 GISAID는 8개의 전 세계 계통(S, O, L, V, G, GH, GR 및 GV)을 식별했다.
* 2017년, Hadfield 외 연구진은 "병원체 진화의 실시간 추적"을 위해 Nextstrain을 발표했다. Nextstrain은 나중에 SARS-CoV-2를 추적하는 데 사용되었으며, 13개의 주요 계통 (19A–B, 20A–20J 및 21A)을 식별했다.
* 2020년, 계통 발생학적 명명법을 이용한 전 세계 유행 계통 할당 (PANGOLIN) 소프트웨어 팀의 Rambaut 외 연구진은 "활발하게 순환하는 바이러스 계통과 새로운 위치로 확산되는 바이러스 계통에 초점을 맞춘 SARS-CoV-2 계통에 대한 동적 명명법"을 제안했다. 1340개의 계통이 지정되었다.

각 국립 공중 보건 연구소는 특정 변이를 추적하기 위해 자체 명명법 시스템을 제정할 수도 있다. 예를 들어, 영국 공중 보건국은 조사 대상 변이 또는 우려 변이에 대해 각각 'VUI' 또는 'VOC'를 접두사로 붙여 각 추적 변이를 연도, 월 및 숫자로 [YYYY] [MM]/[NN] 형식으로 지정했다. 이 시스템은 현재 수정되었으며 [YY] [MMM]-[NN] 형식을 사용하며, 여기서 월은 세 글자 코드를 사용하여 표기된다.

현재 지표 환자 또는 "환자 제로"가 언제 발생했는지 알려지지 않았으므로, 특정 연구에 대한 참조 서열의 선택은 비교적 임의적이며, 주목할 만한 다양한 연구의 선택은 다음과 같다.

* 가장 초기의 서열인 Wuhan-1은 2019년 12월 24일에 수집되었다.
* 한 연구 그룹(Sudhir Kumar 외)은 NCBI 참조 게놈 (GenBankID:NC_045512; GISAID ID: EPI_ISL_402125)을 광범위하게 언급하며, 이 샘플은 2019년 12월 26일에 수집되었지만, 그들은 또한 분석에서 WIV04 GISAID 참조 게놈(ID: EPI_ISL_402124)을 사용했다.
* Zhukova 외의 자료에 따르면, GISAID S 계열 / PANGO A 계통 / 넥스트스트레인 19B 계열에 속하는 서열 WIV04/2019는 "서열 제로"로 알려진 인간을 감염시킨 원래 바이러스의 서열을 가장 가깝게 반영하는 것으로 생각된다. WIV04/2019는 2019년 12월 30일에 증상이 있는 환자로부터 샘플링되었으며, 참조 서열로 널리 사용된다(특히 GISAID와 협력하는 사람들).

중국 우한에서 처음 샘플링되고 확인된 변이는 연구자들이 조상 게놈과 3개의 돌연변이로 다르다고 간주한다. 그 후, 많은 서로 다른 SARS-CoV-2 계통이 진화했다.

6. 기타 변이

에타 변이주는 영국 공중 보건국(PHE)에 의해 VUI-21FEB-03으로 지정되었으며, 알파, 베타, 감마에서 발견되는 N501Y 변이와는 다르지만, 감마, 제타 및 베타 변이에서 발견되는 E484K 변이와 동일하다. 2021년 3월 5일 기준으로 23개국에서 감지되었다. 첫 번째 사례는 2020년 12월 영국과 나이지리아에서 발견되었으며, 2021년 2월 15일 기준으로 나이지리아 샘플에서 가장 높은 빈도로 발생했다.

세타 변이주는 2021년 2월 18일, 필리핀 보건부가 환자 샘플을 유전자 염기서열 분석을 위해 보낸 후 중앙 비사야에서 처음 확인되었다. E484K와 N501Y로 명명된 이 돌연변이는 50개의 샘플 중 37개에서 발견되었다. 2021년 3월 13일, 필리핀 보건부는 이 돌연변이가 계통 P.3으로 지정된 변이주임을 확인했다. 같은 날, 감마 변이주에 의해 발생한 첫 번째 COVID-19 사례도 확인되었다. 2021년 3월 12일에는 세타 변이주가 일본에서도 감지되었다고 발표되었다. 2021년 7월 현재, 세타는 WHO에 의해 더 이상 관심 변이주로 간주되지 않는다.

Iota^영어 변이주는 전파 및 독성에 미치는 영향은 불분명하지만, 미국 질병통제예방센터에 의해 새로운 변이주로 등재되었다.

계통 B.1.618은 2020년 10월에 처음 분리되었으며, 다른 여러 변이주와 공통적으로 E484K 변이를 가지고 있다.

계통 B.1.640.2 (IHU 변이주)는 2021년 10월 마르세유의 병원대학교 연구소 (IHU) 연구자에 의해 발견되었다. 카메룬에서 프랑스로 귀국한 여행객에게서 변이주를 발견했으며, 이 여행객이 12명을 감염시킨 것으로 보고되었다. B.1.640.2를 포함하는 B.1.640 계통은 2021년 11월 22일 세계 보건 기구 (WHO)에 의해 감시 중인 변이주(VUM)로 지정되었다. 그러나 WHO는 계통 B.1.640.2가 오미크론 변이주보다 훨씬 느리게 확산되어 비교적 우려가 적다고 보고했다.

2022년 3월, 연구자들은 델타와 오미크론의 요소를 포함하는 SARS-CoV-2 변이주 재조합 바이러스인 델타크론("델타마이크론")을 보고했다.

클러스터 5는 2020년 11월 초, 덴마크 국립 혈청 연구소(SSI)가 ΔFVI-스파이크라고도 부르는 변이로, 덴마크 북부 윌란에서 발견되었다. 이는 모피 농장을 통해 밍크에서 인간으로 전파된 것으로 추정된다. 2020년 11월 4일, 이 변이의 확산을 막기 위해 덴마크의 밍크 개체수를 살처분한다고 발표했다. 북부 윌란의 7개 지자체에 봉쇄 조치와 여행 제한이 도입되었다. 2020년 11월 5일까지 약 214건의 밍크 관련 인간 감염 사례가 발견되었다. WHO는 클러스터 5가 "중화 항체에 대한 민감도가 다소 감소했다"고 밝혔다. SSI는 이 변이가 개발 중인 COVID-19 백신의 효과를 감소시킬 수 있지만, 쓸모없게 만들 가능성은 낮다고 경고했다. 봉쇄 조치와 대량 검사 후, SSI는 2020년 11월 19일에 클러스터 5가 거의 확실하게 소멸되었다고 발표했다.

다음 표는 위험이 높거나 높을 수 있는 변이주에 대한 정보와 위험 수준을 나타낸다.

7. 주요 돌연변이

SARS-CoV-2에서는 다수의 미스센스 돌연변이가 관찰되었다.

미스센스 변이 명칭은 다음 명명 규칙을 따른다.
# 좌우 알파벳은 아미노산의 약자이다(약자에 대한 자세한 내용은 단백질을 구성하는 아미노산#유전자 발현과 생화학 참조). 왼쪽 알파벳은 변이 전, 오른쪽은 변이 후의 아미노산을 나타낸다.
# 가운데 숫자는 아미노산 배열의 몇 번째를 나타낸다.
예를 들어 "D614G"는 "아미노산 배열의 614번째 잔기가 D(아스파르트산)에서 G(글리신)로 변이되었다"는 의미이다.

유전자 문자열의 변이 분석에서 주의해야 할 점은, 예를 들어 "N501Y"라고 하면 영국에서 검출된 알파 변이의 계통처럼 느껴지지만, 유전자 문자열의 변이는 계통수와 관계없이 우연히 다른 지역에서 같은 변이가 일어날 가능성이 있으므로, "N501Y"가 포함되어 있어도 반드시 알파 변이에서 변이했다고 단정할 수는 없다는 것이다. 계통 관련 분석에서는 새로운 변이주의 발견 시기와 양성자의 여행 이력 등을 통해 가능성이 높은 추론이 가능하며, "N501Y"를 키워드로 하여 알파 변이에서 남아프리카 공화국에서 검출된 베타 변이로 변이가 확산된 것과 같은 추론이 가능하다.

* del 69-70 : 69-70 del 등으로 불리는 이 변이는 69번과 70번 위치의 아미노산이 결손된 것을 의미한다. 알파 변이에서 발견되며, "스파이크 유전자 표적 실패"를 유발하여 PCR 검사에서 위음성 결과를 초래할 수 있다.

* 246-252 결손 : 스파이크 단백질 N-말단 도메인의 246번부터 252번까지의 아미노산이 결손되고, 253번 위치의 아스파르트산 (D)이 아스파라진 (N)으로 대체되는 현상을 말한다. 이 7개의 아미노산 결손 돌연변이는 현재 람다 변이에서 고유하게 나타나는 것으로 묘사되며, 이 변이가 람다 변이주의 중화 항체 회피 능력을 증가시키는 원인 중 하나로 여겨진다.

* N440K : 아스파라긴 (N)이 440번째 위치에서 라이신 (K)으로 대체되는 변이를 의미한다. 세포 배양에서 이전에 광범위하게 퍼져 있던 A2a 변이(RdRP 서열의 A97V 치환)보다 감염성이 10배 더 높고, 덜 광범위하게 퍼져 있던 A3i 변이(스파이크의 D614G 치환 및 RdRP의 P323L 치환)보다 1000배 더 높은 것으로 관찰되었다. 2021년 5월 인도에서 COVID-19 사례가 급증하는 데 관여했으며, 인도는 N440K 변이 변종의 비율이 가장 높다.

* G446V : 446번 위치에서 글리신(G)이 발린 (V)으로 대체되는 것을 의미한다. 일본에서 확인된 이 변이는 2020 도쿄 올림픽 및 2020 도쿄 패럴림픽 관련 개인 샘플에서도 발견되었으며, 여러 단일클론 항체의 친화력에 영향을 미칠 수 있다고 한다.

* L452R : 류신(L)이 452번째 위치에서 아르기닌(R)으로 교체되는 것을 의미한다. 델타 변이와 카파 변이에서 발견되며, ACE2 수용체 결합 능력을 증강시키고, 백신 자극 항체가 이 변화된 스파이크 단백질에 부착되는 것을 감소시킬 수 있다. 일부 연구에 따르면, L452R은 바이러스에 감염된 세포를 표적으로 파괴하는 T세포에 대해 코로나바이러스의 내성을 만들 가능성도 있다고 한다.

* Y453F : 453번째 위치에서 티로신 (Y)이 페닐알라닌 (F)으로 교체되는 것을 의미한다. 2020년 네덜란드에서 밍크 사이에서 SARS-CoV-2 확산과 관련되어 있다.

* S477G/N : SARS-CoV-2 수용체 결합 도메인(RBD)의 475~485 잔기까지의 유연한 영역에서 S477이 가장 높은 유연성을 나타낸다. S477G와 S477N 모두 SARS-CoV-2 스파이크와 hACE2 수용체와의 결합을 강화한다.

* E484Q : 484번째 위치에서 글루탐산 (E)이 글루타민 (Q)으로 치환된 것을 나타낸다. 카파 변이가 이 변이를 가지고 있다.

* E484K : 484번째 글루탐산 (E)이 라이신 (K)으로 치환된 것을 나타낸다. "으악(Eeek)"이라는 별칭을 가지고 있다. 단클론 항체로부터의 회피 변이로 보고되었으며, "항원성 변화의 가능성"을 나타낸다. 감마 변이, 제타 변이, 베타 변이에서 나타나며, 제한된 수의 알파 변이 게놈도 검출되었다.

* F490S : 페닐알라닌(F)이 세린(S)으로 변경된 490번째 위치를 나타낸다. 람다 변이에서 발견된 돌연변이 중 하나이며, 항체 감수성 감소와 관련 있다.

* N501Y : 501번째 위치에서 아스파라진 (N)에서 티로신 (Y)으로 치환된 것을 나타낸다. "넬리"라는 별칭을 가지고 있다. 스파이크 단백질의 수용체 결합 도메인 내에 위치하기 때문에, 결합 친화성을 높이는 것으로 생각된다. 감마 변이, 알파 변이, 베타 변이에서 나타난다.

* N501S : 아스파라진 (N)이 세린 (S)으로 변경된 501번째 위치를 나타낸다. 2021년 9월 기준, N501S 변이를 특징으로 하는 델타 변이 감염 환자가 전 세계적으로 8건 발생했다.

* D614G : SARS-CoV-2 스파이크 단백질에 영향을 미치는 미스센스 돌연변이이다. 614번째 D(아스파르트산)가 G(글리신)로 치환되었다. 감염률을 높인다는 가설이 있으며, 시험관 내(in vitro)에서 높은 바이러스 역가 및 감염성과 일치한다。 2020년 7월, D614G 변이주가 팬데믹의 주요 형태가 되었다.

* Q677P/H : 677번 위치에서 글루타민(Q)이 프롤린(P) 또는 히스티딘(H)으로 교체되는 것을 의미한다.

* P681H : 알파 변이와 에타 변이에서 검출된 변이이다.

* P681R : 681번째 위치에서 프롤린(P)이 아르기닌(R)으로 치환된 것을 나타낸다.

* A701V : 701번째 위치에서 알라닌 (A)이 발린 (V)으로 치환된 것을 나타낸다.

8. 변이와 백신

연구자들은 특히 바이러스가 항체 또는 회복기 혈장 치료의 선택 압력 하에서 탈출 변이를 일으킬 때, 면역 저하 환자의 지속적인 감염 과정에서 여러 변이가 발생할 수 있다고 제안했다. 표면 항원에서 동일한 삭제가 다른 환자에게서 반복적으로 재발한다.

SARS-CoV-2 바이러스와 인체 숙주 간의 상호 작용은 처음에는 자연적이었지만, 2021년에 백신의 가용성이 높아지면서 변화하기 시작했다. 코로나19 백신으로 유도된 항체 반응에 중간 또는 완전 내성을 보이는 SARS-CoV-2 변이주의 출현 가능성은 백신의 변형을 필요로 할 수 있다. 백신 내성 변이주의 출현은 통제되지 않은 전파가 있는 고도로 백신 접종된 인구에서 더 가능성이 높다.

2021년 2월 현재, 미국 식품의약국(FDA)은 FDA가 승인한 모든 백신이 SARS-CoV-2의 유행하는 균주에 대한 예방에 효과가 있다고 판단했다.