A Selenium-Deficient Mouse Model of Mouse-Adapted SARS-CoV-2 Demonstrates Variant Emergence Observed in SARS-CoV-2 Pandemic Variants

바이러스는 변화의 명수입니다. 바이러스는 자신의 유전 정보를 RNA 가닥에 담고 있는데, 이 물질은 바이러스가 스스로를 복제할 때 작은 실수를 저지르기 쉽습니다. 이러한 실수, 즉 돌연변이는 진화의 원재료가 됩니다. 때때로 실수는 바이러스가 더 잘 생존하도록 도와주며, 이를 통해 바이러스가 더 쉽게 퍼지거나 면역 체계를 피할 수 있게 합니다. 과학자들은 오래전부터 바이러스가 서식하는 환경이 이러한 실수가 얼마나 자주 발생하는지에 영향을 미칠 수 있다는 것을 알고 있었습니다. 고려할 만한 한 가지 요인은 숙주 동물의 식단일 수 있습니다. 셀레늄은 동물이 세포를 건강하게 유지하고 스트레스를 관리하기 위해 소량 필요로 하는 미량 원소입니다. 동물이 셀레늄이 부족하면, 그 몸은 감염으로 인한 스트레스를 처리하는 데 어려움을 겪으며, 이러한 내부적 스트레스는 바이러스의 행동을 변화시킬 수 있습니다. 단순한 영양소의 결핍이 바이러스를 어떻게 더 다양하게 만들 수 있는지 이해하는 것은 중요한데, 이는 새로운 위험한 버전의 바이러스가 자연계에서 어떻게 나타나는지를 설명하는 데 도움이 될 수 있기 때문입니다.

연구진은 마우스(생쥐)를 감염시키도록 적응된 코로나19 유발 특정 바이러스를 사용하여 이 아이디어를 테스트하고자 했습니다. 연구진은 마우스를 두 그룹으로 나누었습니다. 한 그룹은 정상적이고 건강한 식단을 섭 salt했고, 다른 그룹은 셀레늄이 완전히 결핍된 식단을 섭취했습니다. 과학자들은 이 마우스들에게 바이러스를 도입하고, 일련의 과정을 통해 한 마리에서 다른 마리로 바이러스가 퍼지도록 했습니다. 각 그룹의 식단을 일정하게 유지함으로써, 연구진은 셀레늄의 결핍이 개체군을 통해 이동하는 바이러스를 변화시키는지 확인할 수 있었습니다. 여러 차례의 감염 과정을 거친 후, 팀은 양쪽 그룹에서 수집된 바이러스의 유전 코드를 면밀히 조사했습니다. 그 결과, 셀레늄이 결핍된 마우스로부터 나온 바이러스가 잘 먹은 마우스의 바이러스보다 훨씬 더 많이 변했다는 것을 발견했습니다. 셀레늄 결핍은 바이러스가 더 많은 유전적 실수를 생성하게 하여, 동물 내부에서 더욱 다양한 바이러스 변종 개체군을 만들어냈습니다.

발견된 수많은 변화 중에서도, 연구진은 셀레늄 결핍 그룹에서만 나타난 18개의 특정 돌연변이를 식별했습니다. 이 변화 중 일부는 실제 팬데믹 기간 동안 인간 집단에서 관찰되었던 돌연변이와 동일했습니다. 이는 영양 부족의 스트레스가 바이러스로 하여금 실제 세상에서 결국 밟게 될 수도 있는 유전적 경로를 탐색하도록 몰아붙일 수 있음을 시사합니다. 이 돌연변이들이 한꺼번에 전체 바이러스 개체군을 점령한 것은 아니었습니다. 대신, 이들은 서로 다른 버전들의 혼합물로 존재하며, 바이러스가 나중에 활용할 수 있는 잠재적 변화의 저장고를 형성했습니다. 이러한 유전적 변화가 바이러스를 더 위험하게 만드는지 확인하기 위해, 과학자들은 두 그룹의 바이러스를 모두 가져와 정상적인 식단을 섭취하는 새로운 마우스들에게 감염시켰습니다. 그들은 마우스들이 더 아프거나 체중이 더 많이 줄어드는지를 주의 깊게 관찰했습니다. 결과는 어떤 바이러스를 받았는지와 상관없이 생존율이나 체중 감소 측면에서 큰 차이가 없음을 보여주었습니다. 그러나 셀레늄 결핍 그룹에서 유래한 바이러스에 감염된 마우스들은 면역 반응을 부르는 신호들을 더 높은 수준으로 생성하며 훨씬 더 강한 면역 반응을 보였습니다.

이 연구는 숙주의 셀레늄 결핍이 바이러스의 다양성을 유도하는 동력으로 작용하여, 바이러스가 생성할 수 있는 유전적 변이의 범위를 확장할 수 있음을 나타냅니다. 이번 특정 실험에서 바이러스로 인한 즉각적인 질병 자체가 극적으로 변하지는 않았지만, 변화된 유전적 혼합물은 영양적 스트레스가 바이러스가 잠재적 적응을 위한 도서관을 구축하는 데 도움을 줄 수 있음을 시사합니다. 이러한 발견은 미량 원소 수준에 이르는 숙생의 건강이 바이러스가 어떻게 진화하는지를 형성하는 데 역할을 한다는 아이디어에 주목합니다. 식단과 바이러스 변화 사이의 이러한 연결 고리는 새로운 변이가 어떻게 출현할 수 있는지에 대한 새로운 관점을 제공하며, 감염된 동물 내부의 조건이 바이러스 자체의 내부 기제만큼이나 바이러스의 미래 경로에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.