Worldwide diversity of hepatitis A and E viruses in urban wastewater

세상의 도시들을 거대하고 북적이는 벌집이라고 상상해 보세요. 이 벌집 안에는 수백만 명의 사람, 반려동물, 그리고 해충들이 살고, 먹고, 끊임없이 배설물을 남깁니다. 만약 당신이 도시에서 흘러나오는 하수 한 모금을 아주 조금 마실 수 있다면, 그것은 단순히 냄새가 고약한 정도가 아니라 유전적 비밀이 가득 담긴, 빛나고 혼란스러운 도서관일 것입니다. 이것이 바로 **하수 기반 역학(wastewater-based epidemiology)**의 세계입니다. 사람들이 병에 걸려 의사를 찾아가기를 기다리는 대신, 과학자들은 도시의 하수 시스템을 전체 인구를 대상으로 하는 거대하고 지속적인 혈액 검사처럼 취급합니다.

이 도서관에는 두 가지 특정 "악당"이 항상 문제를 일으키려 기회를 엿보고 있습니다. 바로 A형 간염 바이러스(HAV)와 E형 간염 바이러스(HEV)입니다. 이 바이러스들을 오염된 음식, 물, 또는 밀접한 접촉을 통해 이동하는 보이지 않는 스파이라고 생각해보세요. A형 간염이 전형적인 인간 대 인간의 스파이라면, E형 간염은 조금 더 까다롭습니다. E형 간염은 "인수공통(zoonotic)" 측면을 가지고 있는데, 이는 동물(예: 돼지)에서 인간으로 넘어올 수 있음을 의미합니다. 하지만 이 이야기에는 세 번째의 교활한 캐릭터가 등장합니다. 바로 쥐입니다. 오랫동안 과학자들은 특정 유형의 E형 간염 바이러스가 쥐에게만 존재하며 인간을 괴롭히지 않는다고 생각했습니다. 그러나 최근의 속삭임은 이 쥐 스파이들이 종횡무진 침투를 시도하고 있을지도 모른다는 암시를 줍니다. 문제는 이 스파이들이 얼마나 널리 퍼져 있는지, 그리고 우리가 생각했던 것보다 우리 하수구 속에 더 많이 숨어 있는지는 아닌가 하는 점입니다.

---

위대한 하수구 스파이 추적

전 세계의 과학자 팀이 탐정 놀이를 하기로 했습니다. 그들은 단 하나의 도시만을 조사한 것이 아니라, 6개 대륙에 걸친 38개국의 62개 도시에서 하수 샘플을 수집하며 거대한 그물을 던졌습니다. 그들은 "하이브리드 캡처 메타게노믹스(hybrid-capture metagenomics)"라는 첨단 기술을 사용했는데, 이는 마치 강력한 자석을 사용하여 지저도한 하수의 혼합물 속에서, 설령 배경 소음 속에 숨어 있더라도 미세한 바이러스의 유전 파편을 끌어내는 것과 같습니다. 그들은 2017년부터 2019년 사이에 수집된 샘플을 조사했으며, 그 후 2020년부터 2021년까지의 샘플이 포함된 5개 유럽 도시를 더 깊이 파고들었습니다.

그들이 도시의 "유전 도서관"에서 발견한 결과는 다음과 같습니다:

쥐 스파이는 어디에나 있다
가장 큰 놀라움은 쥐 E형 간염 바이러스(학명 Rocahepevirus ratti)였습니다. 연구팀은 이 바이러스를 테스트한 **도시의 70%**에서 발견했습니다. 이 연구 이전에는 이 바이러스를 몇몇 장소에서만 알고 있었으나, 이제 그 지도는 호주, 인도, 아프리카 일부 지역을 포함하여 12개국만큼 확장되었습니다.

하지만 여기 결정적인 반전이 있습니다. 과학자들은 이 바이러스가 어디에서 왔는지 알아내기 위해 영리한 트릭을 사용했습니다. 그들은 같은 하수에서 아스트로바이러스(또adrus, 또 다른 유형의 바이러스)를 찾았습니다. 서로 다른 동물들은 각자 고유한 아스트로바이러스를 가지고 있기 때문에, 아스트로바이러스의 조합은 파이프 속 변의 지문 역할을 합니다. 그들이 쥐 E형 간염을 발견했을 때, 그들은 또한 엄청난 양의 쥐 아스트로바이러스를 발견했고 인간의 것은 거의 발견하지 못했습니다. 이는 하수구 속의 쥐 E형 간염이 인간으로부터 감염된 것이 아니라, 하수구에 사는 쥐로부터 온 것임을 강력하게 시사합니다. 이는 마치 쥐의 장난감 옆에서 쥐의 배설물을 발견한 것과 같습니다. 즉, 원인은 인간이 아니라 쥐라는 것입니다.

인간 스파이: E형 간염
"인간용" 버전의 E형 간염(Paslahepevirus balayani)은 **도시의 42%**에서 발견되었습니다. 유럽에서 가장 흔한 버전은 제3형(Genotype 3), 구체적으로는 3c 하위 유형이었습니다. 이는 유럽에 돼지 사육이 많다는 사실과 부합하는데, 돼지는 이 바이러스의 주요 저장소이기 때문입니다. 연구에 따르면 부다페스트와 빈 같은 도시에서는 돼지의 거래와 이동 방식 때문에 다양한 E형 간염 하위 유형이 뒤섞여 나타났습니다. 흥미롭게도, 토고와 말레이시아 같은 곳에서는 "인간 전용"인 제1형(Genotype 1)이 발견되었는데, 이는 해당 지역의 알려진 수인성 질병 발생 양상과 일치합니다.

고전적인 스파이: A형 간염
A형 간염은 **샘플의 37%**에서 검출되었습니다. 발견된 A형 간염의 유형은 해당 지역에서 흔히 보이는 것들과 일치했습니다. 예를 들어, 아프리카에서는 그곳에서 흔한 제IB형을 발견했습니다. 유럽에서는 2016~2017년경 발생했던 남성 동성애자(MSM) 사이의 알려진 발병 사례와 연관된 제IA형을 발견했습니다. 이는 하수구가 임상 의사들이 놓칠 수 있는 바이러스를 포착할 수 있음을 보여줍니다. 왜냐하면 감염된 사람들이 병원에 가지 않았을 수도 있기 때문입니다.

"만약에"와 "우리가 아는 것"
이 연구는 쥐 E형 간염이 하수구 어디에나 존재하지만, 아마도 쥐와 함께 머물고 있다는 점을 시사합니다. 그러나 저자들은 우리가 아직 전체 그림을 다 알지는 못한다고 조심스럽게 언급합니다. 우리는 쥐가 하수구에 살고 있고 그들의 배설물이 물속에 있다는 것을 압니다. 우리는 병원에서 쥐 E형 간염의 몇몇 인간 사례가 보고되었다는 것도 알고 있습니다. 하지만 하수 데이터는 현재로서는 쥐 E형 간염이 인간의 광범한 감염이라기보다는 주로 파이프 속의 "쥐 문제"임을 시사합니다.

연구진은 또한 자신들의 방법이 표준 실험실 테스트보다 민감도가 다소 낮을 수 있다고 언급했습니다. 예를 들어, 한 도시(야운데)에서는 이전에 다른 테스트에서 발견된 적이 있음에도 불구하고 쥐 E형 간염을 발견하지 못했습니다. 이는 그들이 일부 바이러스를 놓쳤을 수 있으며, 실제 다양성은 훨씬 더 높을 수 있음을 의미합니다.

결론
이 논문은 우리 하수구 속의 보이지 않는 세계를 생생하게 그려냅니다. 이는 쥐 E형 간염이 전 세계적인 거주자이며, 연구된 도시의 70%에서 도시 쥐 개체군을 통해 퍼져 있음을 확인해 줍니다. 또한, 하수 감시가 임상 테스트가 종종 놓치는 질병 발생과 동물 바이러스를 포착할 수 있는 강력한 도구임을 보여줍니다. 쥐 바이러스가 현재는 그들의 숙주인 설치류와 함께 머물고 있지만, 수계 시스템에 존재하는 그 모습은 동물과 인간의 건강 사이의 경계가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 얇다는 것을 상기시켜 주며, 하수를 계속 주시하는 것이 스파이들보다 한 발 앞서 나갈 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나임을 보여줍니다.