23일(현지 시간), 미국 질병통제예방센터(CDC)는 국제선 항공편의 화장실 폐수를 대상으로 SARS-CoV-2(제2형 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스, 이하 신종 코로나바이러스)를 검사한 소규모 연구 결과를 발표했다. 프랑스·영국·네덜란드발 비행기에서 채취한 대부분의 샘플에는 신종 코로나바이러스가 포함되어 있었다.

CDC는 이 연구를 위해 생명공학 회사 긴코 바이오웍스와 함께 2022년 8월 1일부터 9월 9일 사이에 뉴욕 JFK 국제공항에 착륙한 80편의 항공편에서 채취한 하수 샘플을 검사했다. 그 결과 연구팀은 65개의 하수 샘플(81%)에서 신종 코로나바이러스 양성 반응을 확인했다. 또한 25개 샘플에서 27개 게놈 서열을 확보하여 오미크론 아변종의 하위 계통인 BA.5, BA4.6, BA.2.75의 증거를 발견했다.

CDC의 여행자 게놈 감시 프로그램(Traveler Genomic Surveillance program, TGS)은 긴코 바이오웍스 및 코로나19 검사 기 엑스프레스체크와 협력하여 새로운 변종을 탐지하고 전 세계 감시의 공백을 메우기 위해 운영된다.

기존에는 미국에 입국하는 승객 중 자원자에 한해 코에서 검체 채취 후 코로나19 관련 분석을 했지만 전체 승객 대비 검사자 수가 적고 주로 코로나19에 민감한 승객들이 자원하기 때문에 표본의 대표성이 떨어진다는 점이 한계로 지적되었다.

반면 항공기 폐수 검사는 항공기 정비를 약 3분 정도만 지연시키며 승객의 검체를 직접 채취할 필요가 없고 원한다면 검사를 더 확장할 수 있다. 비용도 상대적으로 저렴하다.

연구팀은 “이 검사는 여행객을 개별적으로 검사하는 방식과 비교하여 대상을 직접 검사하거나 공항 운영을 중단하지 않고 신종 코로나바이러스 변종을 모니터링하기 위한 저자원 접근방식으로서 항공기 폐수 감시의 가능성을 보여주었다.”라고 밝혔다.

이 연구는 항공기 및 공항 폐수 감시를 통해 전 세계 병원균 확산을 모니터링하는 것이 어떤 도움이 되는지 보여주는 예이다. 신종 코로나바이러스는 감염 초기 기침이나 발열 등의 증상이 나타나기 전에도 대변을 통해 배출될 수 있다.

CDC는 2020년 9월 코로나19의 확산을 추적하고 지역사회에 급격한 바이러스 확산에 대해 조기에 경고하기 위하여 국가 오폐수 감시 시스템(National Wastewater Surveillance System, NWSS)을 출범시켰다. 이 시스템은 신종 코로나바이러스뿐만 아니라 다른 병원체에도 적용되며 바이러스의 존재를 감지하기 위해 사람들을 직접 검사할 필요가 없다. 2022년 8월 NWSS는 뉴욕에서 소아마비 확산을 감지했다.

지난 1월, 일부 공중보건 당국자들은 중국에서 코로나19가 급증하는 것을 우려하며 중국발 항공편의 오폐수를 검사해 새로운 변종 바이러스가 있는지 확인하는 데 관심을 표명했다. CDC와 긴코 바이오웍스는 JFK 공항에서의 파일럿 연구 성공을 언급하며 이 프로그램을 확대할 의향이 있음을 시사했다.

긴코 바이오웍스 총괄 매니저인 매튜 맥나이트는 미국 정치 및 공공 정책을 다루는 정치 매체 폴리티코에 “미국에 어떤 비행기가 들어오는지 확인하기 위해 레이더를 사용하거나 보안 검색대를 통과하는 사람이 폭발물을 소지했는지 확인하기 위해 면봉으로 샘플을 채취하는 것과 마찬가지로 병원균이나 바이러스, 박테리아를 검사하는 것.”이라고 말했다.

이 검사에도 몇 가지 한계가 있다. 먼저 비행 시간이 짧은 항공 노선에서는 활용이 어렵다. 항공기 오폐수 검사는 승객들이 화장실을 사용할 가능성이 높은 장거리 비행에서 유용하다. 또한 얼마나 많은 항공사가 이 검사에 협조할지 알 수 없고 환승 항공편은 변종 바이러스가 미국에 도착했을 때 출처를 분명하게 파악할 수 없다는 문제가 있다.

이러한 한계에도 불구하고 연구팀은 이 검사가 병원균을 추적하는 데 유용한 공중보건 도구가 될 수 있다고 주장한다. 그들은 “항공기 오폐수 감시는 여행자 기반 감시와 함께 신종 코로나바이러스 및 기타 공중보건상 우려되는 병원체 탐지에 대한 조기 경보 시스템을 보완할 수 있다.”라고 말한다.

한편 영국에서는 2022년 3월 1~3주 동안 주요 국제공항 3곳의 항공기와 터미널 폐수에 대한 검사를 수행했다. 히드로 공항과 브리스톨 공항에서 수집한 모든 샘플과 애든버러 공항 내에서 채취한 샘플의 85%에서 신종 코로나바이러스가 검출됐다. 항공기에서 채취한 샘플 93%에서도 양성 반응이 나왔다. 그러나 코로나19 여행 제한 해제 전후의 바이러스 유병률에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다. 

/글 LAURA BAISAS & 신희승 기자