(성공사례) 감염 확산을 위한 바이러스 간의 상호작용 메커니즘

바이러스는 비리온(virion)이라는 독립적인 입자로 퍼지는 것으로 알려짐
현재는 바이러스가 동일한 숙주 세포에 전달되는 여러 입자를 포함하는 집단 감염 단위로 작동할 수 있다는 것이 알려져 있으나, 이의 기본 메커니즘은 아직 미스터리에 둘러싸여 있음
Vis-a-Vis 프로젝트는 사회적 진화 개념을 사용하여 바이러스 전파를 연구함으로써 바이러스 입자가 서로 어떻게 경쟁하고 협력하는 지를 보여줌

사회 진화 이론은 미생물이 생물막 형성 및 정족수 감지와 같은 다세포 행동을 수행하기 위해 주변 미생물과 어떻게 협력하는지를 조사함
“이 프레임워크는 박테리아를 포함한 다른 미생물에 성공적으로 적용되어 왔으나, 우리는 이를 최초로 바이러스에 적용한 연구자 중 하나이다”라고 프로젝트 코디네이터인 Rafael Sanjuan은 말하였음
동 프로젝트는 바이러스 단위가 상호 보완적인 특성을 부여하는 서로 다른 유전적 변이와 어떻게 협력할 수 있는지, 또는 바이러스 게놈의 여러 복사본을 동일한 세포에 전달함으로써 감염을 가속화 할 수 있는지를 보여주었음
결정적으로 이러한 장치는 협력자를 악용하는 ‘치터 바이러스’의 출현을 촉진하여 전반적인 바이러스 적합성을 손상시키는 것으로 밝혀짐

배큘로바이러스가 이른바 폐색체에서 함께 전파된다는 것은 오래전부터 알려져 있었지만, 다른 두 개에서는 집단 전파가 탐구되지 않았음
동 프로젝트에 앞선 연구팀의 VSV의 유전적 변이 조사에서는 서로 다른 숙주 세포에서 동일한 돌연변이 세트가 발견되며 집단 전파를 암시하였음
비슷한 시기에 엔테로바이러스가 지질 소포 안에 들어 있는 큰 비리온 풀로 전염될 수 있다는 사실이 다른 연구자들에 의해 발견되었음
“이것은 처음으로 집단 감염과 그것이 바이러스 적합성과 진화에 미치는 영향에 대한 나의 관심을 촉발시켰다. 네거티브 가닥 RNA 바이러스, 포지티브 가닥 RNA 바이러스 및 곤충을 감염시키는 대형 DNA 바이러스와 같은 다양한 바이러스를 선택함으로써 우리는 일반화된 통찰력을 얻기를 희망했다”
연구팀은 비리온의 적합성을 측정하기 위해 실시간 정량 현미경을 사용하여 형광 태그가 지정된 바이러스를 추적하였음
실험적 진화는 여러 감염 주기 후에 집단 전염의 적합성 결과를 연구하는 데 사용됨
또한, 대규모 병렬 시퀀싱 및 사이트 지정 돌연변이 유발은 소포의 엔테로 바이러스 전송과 같은 특정 특성을 담당하는 돌연변이를 식별하였음

이는 연구팀에 의해 더 많은 바이러스(아데노바이러스, 백시니아 바이러스, 호홉기 세포 융합 바이러스 등)에서도 관찰되었으며, 바이러스 복제가 본질적으로 협력적인 과정임을 시사함
“공동 감염은 바이러스에 대한 장단점이 있다. 감염을 가속화하여 경쟁 바이러스 및 항바이러스 반응에 비해 적합성 이점을 제공할 수 있지만, 결함이 있는 간섭 입자인 ‘치터 바이러스’를 생성할 수도 있다. 대부분의 게놈이 삭제된 ‘치터 바이러스’는 개별적으로 세포를 감염시킬 수 없지만 기능성 바이러스에 동시 감연된 세포에서 번성하여 후자에 해를 끼칠 수 있다”
실제로 연구팀은 시뮬레이션과 실험을 통해 인터페론 생산에 대응할 수 없는 결함이 있는 바이러스가 숙주에게 감염을 경고하여 감염되지 않은 세포가 면역성을 강화하도록 함으로써 주변 바이러스의 전염 능력을 손상할 수 있음을 보여주었음

바이러스 간의 상호 작용이 바이러스 전파 및 독성에 미치는 영향을 이해하면 바이러스학의 새로운 접근 방식을 위한 토대를 마련하는 데 도움이 될 것임
“최근 증거에 따르면 Delta SARS-CoV-2 변종의 비리온이 종종 응집되며, 우리 연구는 이것이 바이러스 감염에 중요한 결과를 가져올 수 있다고 제안한다. 우리의 접근 방식이 치터 입자가 인플루엔자나 COVID-19와 같은 병원체에 대한 항바이러스 기능을 하도록 합성 설계될 수 있는지 여부와 같은 추가 연구에 영감을 준 것을 자랑스럽게 생각한다.“
현재 EU가 자금을 지원하는 또 다른 프로젝트 EVADER내에서 연구팀은 인수공통 바이러스가 사용하는 진입 메커니즘을 조사하고 있으며, 초기 결과는 이러한 메커니즘이 바이러스 간의 상호 작용에 의해 결정될 수 있음을 시사하고 있음