저장(浙江)대학교 농업생물기술대학 판룽장(樊龙江) 연구팀은 일본 연구팀과 공동으로 5년간 연구를 거쳐 최초로 게놈에 클러스터로 배열된 관련 유전자가 논벼가 돌피에 대항하는 “생화학적 무기”인 왕겨(Rice hulls)의 핵심임을 규명하였다. 해당 유전자 클러스팅 진화 사건은 수렴 진화(convergent evolution)를 통해 식물계에서 이미 독립적으로 여러 차례 발생했음을 입증했다. 해당 성과는 “PNAS”에 게재되었다.
논벼 재배에서 돌피를 위주로 하는 논밭 잡초를 제거하기 위해 흔히 제초제를 사용한다. 그러나 해당 방법으로는 농약 잔여물이 남아 있고 토양을 오염시키며 생산 비용이 증가된다. 외력을 빌리는 것 외에 논벼 자체도 진화를 거쳐 방어성 이차대사산물-왕겨를 생성하여 근계를 통해 분비함으로써 주변의 돌피 등 식물의 성장을 억제한다. 왕겨의 성장 메커니즘 연구는 향후 논벼 육종을 위한 중요한 가치가 있다.
연구진은 시퀀싱된 100여 개 식물 게놈 서열에 대한 대규모 분석을 통해 현재 식물계에서 논벼, 대회선(Hypnum plumaeforme) 및 돌피만이 왕겨 유전자 클러스터를 진화시킴을 발견했다. 일부 식물도 왕겨 합성 관련 핵심 유전자를 진화시켰지만 게놈에 밀접하게 클러스터로 배열되지 않았기 때문에 왕겨를 합성할 수 없다. 유전자 클러스터는 진화에서 선택 우위를 점하고 외래 영향을 방어하며 유전자 클러스팅은 왕겨를 합성하는 필요한 조건이다.

중국과학원 생물물리연구소 리샤(李俠) 연구팀은 세포 분자 이미징 및 전자현미경 관찰을 결합해 캡시드(capsid) 보유 HIV-1 바이러스 핵심(core)이 세포핵에 진입하는 경로를 발견하였다. 관련 논문은 “HIV-1 viral cores enter the nucleus collectively through the nuclear endocytosis-like pathway”란 제목으로 “Science China-Life Sciences”에 온라인으로 게재되었다.
기존 이론에 의하면 HIV-1는 세포에 진입한 후 세포질에서 역전사 및 탈각을 발생해 방출된 유전체는 핵공을 통해 핵에 진입한 다음 염색체 통합을 발생한다. 하지만 최근 연구에서 세포핵에도 바이러스 캡시드가 존재하며 또한 통합부위(integration site) 선택, 면역 회피 등 기능을 발휘함이 발견되었다. 최신 보고에 의하면 바이러스가 염색체 통합부위 근처에서 탈각을 완성함이 입증되었다. 캡시드 보유 바이러스 핵심의 크기가 세포 핵공에 비해 훨씬 커 그 핵막 통과 방식에 관심이 집중되고 있다.
이에 비추어 연구팀은 바이러스와 세포의 상호작용 동적 추적관찰을 위해 바이러스와 세포의 다양한 성분에 대한 차별화 복합 형광 표지를 구현하였다. 연구 결과, 바이러스 입자는 세포 진입 후 미세소관을 따라 운동하면서 핵막 외측의 미세소관형성중심(microtubule-organizing center, MTOC) 근처에 모여 인근 핵막의 함몰을 유발하였고 뒤이어 함몰된 공간에 진입하였다. ESCRT-III 시스템의 관여 하에 변형 핵막은 복원되기 시작하였는데 함몰 가장자리 양끝으로부터 생성된 새 핵막은 중간으로 뻗어 핵막 낭포 구조를 형성해 바이러스 입자를 감쌌다. 최종 낭포 내측 막의 파열로 바이러스 입자가 방출되어 핵으로의 진입을 완성한다. 바이러스는 미세소관을 따라 운동하면서 세포핵으로 모이므로 미세소관 억제제 간섭을 통해 상기 현상을 없앨 수 있다. 해당 현상은 외인성 물질의 세포내 이입 방식과 유사하기에 유사 핵내 이입 경로(nuclear endocytosis-like pathway)라 지칭한다. 동 연구는 외피 보유 HIV-1 바이러스 핵심의 세포핵 진입 메커니즘을 규명함으로써 세포 중 HIV-1 운명의 다양함을 보여주었고 HIV-1 세포 감염 관련 기존 지식을 보완하였다.

베이징대학교 베이징미래유전자진단고급정밀첨단혁신센터(ICG) 세샤오량(谢晓亮) 연구팀은 대량신속처리 단일세포 시퀀싱 기법으로 코로나19 회복 단계 환자의 혈장에서 성공적으로 다수의 고활성 중화 항체를 선별하였다. 중화 항체는 인체 면역계에 의해 생성되며 바이러스 감염 세포를 효과적으로 차단할 수 있다. 해당 성과는 “Cell”에 온라인으로 게재되었다.
동물 실험을 통해 해당 중화 항체가 코로나19의 효과적인 치료제이며 단기 예방 효과도 있음이 입증되었다. 이는 과학적 항역병의 중요한 단계적 성과이다. 세샤오량 연구팀은 2020년 겨울 전에 관련 중화 항체가 이미 출시되었을 것이라고 밝혔다.
선발된 중화 항체는 치료 및 단기 예방의 두 가지 주요 용도가 있다. 연구팀은 협력 기관과 공동으로 임상 실험을 적극 추진 중이다. 야오밍생물(药明生物) 제약회사가 GMP급 약물을 임상 실험 생산하고 있으며 2020년 7월에 완성될 예정이다. 임상 실험은 베이징단쉬(北京丹序) 의약품유한회사의 협조 하에 호주 등 나라에서 실시될 예정이다.
코로나19는 강력한 치료제가 시급하다. 기존에 입증된 치료 방법 중, 소분자 약물은 구약으로서 치료 효과가 제한적이며, 혈장 요법은 효과가 뚜렷하지만 혈장 공급원이 제한되어 있다. 혈장 요법의 유효 성분은 특이성이 강한 중화 항체이다. 항체 약물은 일종의 대분자 약물로 이미 에이즈, 에볼라 등 질병에 성공적으로 적용되었지만 개발 기간이 너무 길어 몇 년의 시간이 필요하다. 대량신속처리 단일세포 시퀀싱 기술로 회복 단계 환자의 혈장에서 중화 항체를 찾아내면 중화 항체를 찾는 시간을 몇 개월로 단축하여 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
연구팀은 단일세포 유전체학 연구의 전문 지식으로 유안(佑安)병원과 협력하여 60명의 회복 단계 환자에서 8,558가지 바이러스 단백질 결합 항체 서열을 선별하고 14개의 고활성 중화 항체를 식별했다. 그 중, BD-368-2인 항체는 슈도바이러스 실험에서 반억제 농도(IC50)가 1.2ng/mL(8pM)이고, 군사의학연구원 P3 실험실의 euvirus 실험에서 IC50이 15ng/mL(100pM)이다.
중화 항체의 체내 항바이러스 실험에서 중국의학과학원 의학실험동물연구소 친촨(秦川) 연구팀의 hACE2 유전자 변형 생쥐 모델을 이용하여 SARS-Cov-2 에 감염시킨 후 BD-368-2로 치료한 결과, 바이러스가 적재량이 2,400배 감소되었다. BD-368-2 주사 후, 생쥐 모델의 바이러스 감염이 완전히 억제되었고 예방 효과를 달성했다.
구조 생물학자 쑤샤오둥(苏晓东)/샤오준위(肖俊宇) 과제팀은 냉동 전자현미경(Cryo EM)을 이용하여 코로나19 바이러스 Spike 삼합체와 중화 항체의 고해상도 3차원 구조 밀도 다이어그램을 획득했다. 밀도 데이터에 따르면, 항원상의 중화 항체 에피토프(Epitope)가 ACE2의 결합 부위와 중합된다. 또한, 항체 서열을 이용하여 추산한 항체와 SARS 바이러스 중화 항체의 구조상의 유사성을 이용하여 코로나19 바이러스 중화 항체를 선별하는 방법을 통해 선별 효율을 대폭 향상시킬 수 있음을 발견했다.
해당 연구는 최첨단 대량신속처리 단일세포 시퀀싱 기술을 이용하여 고품질 중화 항체를 선별하고 동물 모델을 결합하여 우수한 항바이러스 능력을 입증하였다. 또한 혈장 요법의 단점을 극복하고 코로나19 환자 특히, 중증 환자의 치료를 위한 무기를 제공함으로써 인류가 코로나19를 물리치기 위한 아주 중요한 과학적 및 실용적 가치가 있다.

충칭(重庆)의과대학교 면역연구센터 진아이순(金艾顺) 연구팀은 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2) 비상 프로젝트 연구에서 특이성 T림프구 연구에서 획기적인 성과를 달성함으로써 코로나19 백신 개발과 T세포 면역 치료를 위한 기반을 마련했다.
연구팀은 융촨(永川)병원 감염부과 충칭의과대학교 제3부속병원 검험과 등 부서의 협력으로 코로나19 회복단계 환자의 말초혈액을 채집하였다. 잠재적 중화성 완전인간 단일클론 항체의 신속 선별 기술을 구축하고 성공적으로 다수의 높은 친화성과 중화 활성을 보유한 코로나19 완전인간 단일클론 항체를 획득함으로써 중화 항체 약물 개발을 위한 기반을 마련했다. 연구팀은 중국 인구 70% 이상을 차지하는 HLA-A2, HLA-A24 및 HLA-A11 등 유전자 유형에 대해, 코로나19 회복단계 환자 말초혈액 중의 특이성 T림프구 항원 펩티드 및 T세포 수용체(TCR)를 선별하여 성공적으로 코로나 19 S단백질 수용체 결합 구역(RBD)의 항원 펩티드를 포함하는 여러 유형 유전자의 다양한 항원 펩티드를 획득했다. 해당 코로나19 T세포 수용체 결합의 항원 펩티드는 기존에 보고된 적이 없다.
코로나19 바이러스는 체내에 들어가 숙주 세포를 감염시키고 세포 내에서 복제된다. 중화 항체는 세포 외부의 바이러스를 제거하거나 바이러스가 숙주 세포를 감염시키지 못하도록 막는 역할만 하고 세포 내부에 진입하지 못하기 때문에 세포 내에 기생하는 바이러스에 대해서는 속수무책이다. 지혜로운 인간 면역계는 T림프구에 세포 내 바이러스를 제거하는 능력을 부여했다. 따라서 감염된 장기 세포에서 바이러스를 최종적으로 제거하려면 T세포가 참여한 세포 면역 반응이 필요하다. 코로나19 특이성 T세포는 환자 또는 감염자가 체내 바이러스를 철저히 제거하고 완치하는데 도움을 줄 수 있다. T세포 면역 요법은 무증상 감염자 및 양성 재발 환자에 대한 효과적인 근치 방법이다.
해당 연구는 코로나19의 T세포 면역 요법을 위한 방법을 제공했다. 획득한 T세포 항원 펩티드와 항체의 에피토프(Epitope)는 백신 개발을 위한 최적의 재료원이 될 전망이다. 또한 후속적인 코로나19 백신 개발을 위한 기반을 마련했다.

중국 해방군총병원 제8의학센터 자오웨이궈(赵卫国) 및 허난성(河南省) 상추(商丘)시병원 장스시(张世玺) 공동 연구팀은 코로나 19 환자 정액에서 코로나19 유전물질을 발견하였다. 해당 성과는 “JAMA Network Open”에 게재되었다.
연구진은 38명의 15세 ~ 59세 코로나 확진 남성 환자의 정액을 검사한 결과, 38명 모두 코로나바이러스 양성을 나타냈다. 양성 환자의 약 16%를 차지하는 6명의 환자 정액에서 코로나19 유전물질을 발견하였다. 그 중 4명 환자의 정액 샘플은 “급성 감염 단계”에 있었다. 정액검사 양성 환자 중 2명은 회복 단계에 있었다. 그 중, 1명은 감염 증상이 나타난 지 16일째에도 여전히 정액에서 신종코로나바이러스가 검출되었다. 연구진이 발견한 바이러스가 살아있는 바이러스인지 바이러스 조각인지 확인할 수 없기 때문에 신종코로나바이러스의 성적접촉 전파 가능성에 대해서는 확정할 수 없다.
2020년 4월, 난징(南京)대학교 의과대학 진링(金陵)병원 야오빙(姚兵) 연구팀은 코로나19 회복 단계의 남성 환자를 대상으로 바이러스 RNA 검사를 진행한 결과 모두 음성을 나타냈다. 연구팀은 12명의 회복 단계 남성 환자의 정액과 1명의 중증 코로나19로 인해 사망한 남성의 고환 샘플을 채취하여 신종코로나바이러스 RNA 검사를 진행하였다. 그 결과, 회복 단계와 중증 단계 코로나19 남성 환자의 고환과 생식기관은 신종코로나바이러스에 감염되지 않았다. 해당 결과는 “생식생물학”에 게재되었다.
상하이교통대학교 의학대학 루이진(瑞金)병원 연구팀도 코로나19 감염 환자의 정자생성세포에서 바이러스 침식을 발견하였으며 성적접촉 전파도 신종코로나바이러스 전파 경로의 하나일 가능성이 있다고 밝혔다.
한편, 화중(华中)과학기술대학교 퉁지(同济)병원 산부인과 연구팀은 코로나19 여성 환자 그룹을 대상으로 바이러스의 성적접촉 전파 여부를 연구했다. 연구진은 35명의 27세 ~ 88세 여성 환자를 대상으로 산부인과 병력, 성생활사, 임상 증상, 실험실 검사, 흉부 CT 및 치료 과정을 상세히 기록하고 질 환경(질 분비물, 자궁경부 또는 질 잔유물 탈락 세포 등)과 항문 면봉채취 샘플에 대해 RT-PCR 핵산 검사를 진행했다. 그 결과, 모든 피험자자의 질 환경 샘플은 모두 음성이었고 1명의 피험자만 항문 면봉채취 샘플이 양성을 나타냈다. 여성 감염자를 대상으로 진행한 해당 연구에서 신종코로나바이러스의 성적접촉 전파 증거는 발견되지 않았다. 그러나 질 환경에서 양성 결과가 나타나지 않은 것은 질과 자궁경부 조직의 신종코로나바이러스 수용체 ACE2 발현 부족과 관련이 있을 수 있으며 신종코로나바이러스의 성적 전파 가능성은 배제되지 않는다.
전문가들은 아직은 신종코로나바이러스가 성적 접촉을 통해 전파되는지는 확인할 수 없다고 밝혔다. 바이러스의 흘림(virus shedding), 생존 시간, 정액 중의 농도 등 분야의 상세한 정보는 추가 연구가 필요하다.