Skip to main content
Public Health Weekly Report logoLink to Public Health Weekly Report
. 2024 Sep 26;17(39):1671–1681. doi: 10.56786/PHWR.2024.17.39.3

Prevalence of Recent COVID-19 Variants and Cell-based Omicron KP.3 Infectivity Analysis

Jeong-Min Kim 1, Jin Sun No 1, Dongju Kim 1, Ji Yeong Noh 1, Chae Young Lee 1, SangHee Woo 1, Nam-Joo Lee 1, Jee Eun Rhee 1, Il-Hwan Kim 1, Eun-Jin Kim 1,*
PMCID: PMC12480372  PMID: 41332991

Abstract

Since the outbreak of the coronavirus disease (COVID-19) pandemic in 2019, the Korea Disease Control and Prevention Agency (KDCA) has been conducting genomic surveillance using whole-genome sequencing to monitor SARS-CoV-2 variants in the Republic of Korea (ROK). Since the JN.1 lineage, derived from BA.2.86, was first detected in ROK in November 2023, the proportion of various JN.1 sub-lineages has continued to increase, with KP.3 accounting for 60.9% as of August 2024. In particular, the KP.3 sub-lineages with the highest shares were identified as KP.3.3.1 (22.3%), KP.3.3 (14.0%), and KP.3.1.1 (11.1%). We compared cell-based infectivity and viral replication among recently circulating JN.1, KP.2, and KP.3. KP.3 showed the highest viral shedding rate up to 48 hours, especially at 24 hours, when it was approximately 67 times higher than that of JN.1 and 23 times higher than that of KP.2. Although there was little difference in peak viral replication among JN.1, KP.2, and KP.3, that of KP.3 was approximately 66 and 16 times higher than that of JN.1 and KP.2, respectively, at 24 hours. We hypothesize that the higher initial infectious virus shedding and viral replication of KP.3 compared to those of JN.1 and KP.2 may have contributed to the increase in transmission and cases. The KDCA will continue close monitoring based on whole-genome sequencing to identify the prevalence of variants in ROK, characterize new variants, and provide scientific evidence to guide the COVID-19 response in the country.

Keywords: COVID-19, SARS-CoV-2, KP.3, Viral infectivity, Viral replication


Starting from the first warnings of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak in late 2019, the World Health Organization (WHO) [1] declared a global pandemic status, and over time, many variants of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) have emerged. In May 2023, the head of the WHO declared an end to COVID-19 as a public health emergency of international concern. However, tracking of SARS-CoV-2 variants has continued, including the ongoing efforts of monitoring for emergence of novel variants and the risk of resurgence.

Since the emergence of a new SARS-CoV-2 variant of concern, named Omicron, in November 2021, it has spread worldwide, and succeeding sub-lineages have also appeared, becoming dominant epidemic strains in many countries [2]. During the earlier days of Omicron circulation in 2022, sub-lineages BA.1, BA.2, BA.5, and BA.2.75 were sequentially prevalent. In August 2022, XBB, a recombinant sub-variant of Omicron, was first identified in India, and in 2023, sub-lineages of XBB, such as XBB.1.5, and XBB.1.16 were identified as well as EG.5, a descendent lineage of XBB 1.9.2, circulating worldwide. In July 2023, BA.2.86, another new Omicron subvariant with the largest number of spike gene (amino acid) mutations, was identified in Denmark [3]. Subsequently, JN.1 [4], a descendent of BA.2.86, and the sub-lineages of JN.1 were identified, and these strains are still prevalent in late 2024, having an impact on the trend of SARS-CoV-2 infection in the Republic of Korea (ROK) and other countries.

The Omicron subvariant JN.1 (BA.2.86.1.1) was first detected and identified in Luxembourg in August 2023, and it has been classified into 404 sub-lineages, including KP.3, KP.2, JN.1.16, and LB.1, as of August 2024. As of late 2024 the variants of interest designated by the WHO [5] are BA.2.86 and JN.1, and the variants under monitoring are JN.1.7, KP.2, KP.3, KP.3.1.1, JN.1.18, and LB.1.

Among the JN.1 sub-lineages, KP.3, which has three additional mutations (F456L, Q493E, and V1104L) with spike protein substitutions, was first detected in the United States in February 2024, and since then, its percentage share of new cases of COVID-19 climbed worldwide, and it was reported as the most dominant SARS-CoV-2 variant, as of August 2024. As of late 2024, there have been no reports confirming that KP.3 is associated with increasing severity of COVID-19, but a previous study reported that neutralization titers were significantly reduced (1.3-fold to 2.1-fold) in serum samples after XBB.1.5 vaccination compared to those of JN.1, showing slightly superior immune evasion, which is likely to have an impact on the global circulation of the variant [6].

For monitoring of SARS-CoV-2 variants circulating in ROK, the Korea Disease Control and Prevention Agency (KDCA) implemented genomic surveillance through whole-genome sequencing and other methods in 2020, and from 2022, analysis of the variants has been conducted using samples obtained through the Korea Respiratory Virus Integrated Surveillance System, which has since been expanded and improved. Since the first detection of the JN.1 variant in ROK in November 2023, its prevalence has continued to increase, along with an increase in the percentage shares of different sub-lineages of JN.1. As of September 2024, the KDCA listed JN.1, KP.3, KP.2, LB.1, and JN.1.16 as the major variants for surveillance. In addition, virus stocks of JN.1, KP.2, and KP.3, which are Omicron sub-lineages that dominated circulation in ROK in late 2024, were obtained, and using these stocks, cellular-level analyses were performed with infectious virus shedding and viral replication, through which the correlation between infectivity and transmissibility was examined.

From April 2024, when KP.3 was first detected in ROK, to August 2024, whole-genome sequencing was performed for a total of 4,988 confirmed cases of COVID-19. During the sequencing period 168 Omicron sub-lineages were identified and 145 JN.1 sub-lineages were identified (including 18 KP.3 sub-lineages, 6 KP.2 sub-lineages, 10 LB.1 sub-lineages, and 9 JN.1.16 sub-lineages). In addition, the sequencing identified 23 other Omicron and recombinant Omicron sub-lineages.

Since the first detection of the JN.1 lineage in ROK in November 2023, the share of all JN.1 sub-lineages has continued to rise, accounting for more than 97% of all SARS-CoV-2 variants. From the JN.1 sub-lineages, KP.3 accounted for 45.5% in July 2024, an increase of 33.4% compared to the previous month, and 60.9% as of August 2024, a further increase of 15.4% from the percentage share in July. Along with the increase in the percentage share of the KP.3 variant, the percentage share of different KP.3 sub-lineages also showed an increasing trend. In particular, the KP.3 sub-lineages with the top three highest percentage shares were KP.3.3.1 (22.3%), KP.3.3 (14.0%), and KP.3.1.1 (11.1%). The spike protein sequences of KP.3 and KP.3.3 are identical, but one additional mutation was identified in KP.3.3.1 (T547K) and KP.3.1.1 (S31 deletion), respectively. Other sub-lineages, such as KP.2, LB.1, and JN.1.16, had decreasing trends in their percentage shares, in contrast to the increasing percentage shares of KP.3 sub-lineages (Figure 1, Table 1).

Figure 1. Proportion of SARS-CoV-2 variants in the Republic of Korea from April to August 2024.

Figure 1

As of 31 August 2024.

Table 1. Proportion of SARS-CoV-2 variants in the Republic of Korea from April to August 2024.

Variants Variants proportion (%)
April May June July August
KP.3 sub-lineages 0.3 2.5 12.1 45.5 60.9
KP.3.3.1 0.0 0.0 0.0 6.3 22.3
KP.3.3 0.1 0.5 6.4 22.3 14.0
KP.3.1.1 0.0 0.0 0.6 2.7 11.1
Other KP.3a) 0.2 2.0 5.1 14.2 13.5
JN.1 sub-lineagesb) 83.1 67.2 59.3 14.6 18.9
KP.2 1.3 5.9 5.7 15.8 8.5
LB.1 0.1 1.3 2.5 5.4 4.9
JN.1.16 9.0 17.4 19.1 10.4 4.4
Otherc) 6.2 5.7 1.3 8.3 2.4

As of 31 August 2024. a)Include all sub-lineages of KP.3 except KP.3.3.1, KP.3.3, and KP.3.1.1. b)Include all sub-lineages of JN.1 except KP.3, KP.2, LB.1, and JN.1.16. c)Include all Omicron sub-lineages except all sub-lineages of JN.1.

Respiratory specimens from individuals infected with SARS-CoV-2 that tested positive for the variants JN.1, KP.2, and KP.3, confirmed by whole-genome sequencing, were used to inoculate Vero E6 cells (derived from monkey kidneys) to isolate the variants. The Vero E6 cells were inoculated with the isolated viruses at a multiplicity of infection of 0.01, and the culture supernatants were harvested for 72 hours at 12-hours intervals. For hourly evaluation of the infectious virus shedding using the culture supernatants, the viral titer was measured. The infectious virus shedding increased gradually over time, and KP.3 showed higher initial viral shedding within 48 hours than KP.2 and JN.1. Notably, viral shedding of KP.3 at 24 hours was 5.4×105 log10 PFU/ml, which was approximately 67 times higher than for JN.1 (8.0×103 log10 PFU/ml) and 23 times higher than for KP.2 (2.4×104 log10 PFU/ml) (Figure 2A).

Figure 2. Viral replication kinetics and infectivity in Vero E6 cells infected at a multiplicity of infection of 0.01 for 72 hours.

Figure 2

Culture supernatants were harvested at the indicated time points. (A) Viral titers measured using plaque assays. (B) Viral RNA replication copy numbers determined using real-time PCR. PCR=polymerase chain reaction.

In addition, RNA was extracted from the samples, real-time polymerase chain reaction was performed on the extracted RNA, and viral copy numbers were determined using the cycle threshold values for analysis of viral replication. The three variants showed a gradual increase in viral replication over time, with the peak viral replication (KP.3; 1.9×1011 log10 copies/ml, KP.2; 1.1×1011 log10 copies/ml, JN.1; 1.5×1011 log10 copies/ml) at 72 hours. No significant difference was observed in the peak viral replication among the Omicron sub-lineages, JN.1, KP.2, and KP.3, but the viral replication of KP.3 was observed to be approximately 66-fold higher than that of JN.1 and approximately 16-fold higher than that of KP.2 at 24 hours (Figure 2B).

In this study, the percentage shares of the SARS-CoV-2 variants circulating in ROK from March 2024 to September 2024 were examined and comparative analysis was performed on the infectious virus shedding and viral replication between different Omicron sub-lineages to characterize the viral variants dominating circulation at that time. As the Omicron circulation continues, a variety of Omicron sub-lineages have emerged, and in particular, KP.3, a sub-lineage of the JN.1 lineage of the Omicron variant, whose increasing prevalence has been reported worldwide, shows an increasing prevalence in ROK, having the highest percentage share among the variants. The infectivity analysis for the viral variants demonstrated that circulating KP.3 and KP.2 had higher initial infectious virus shedding within 48 hours than their parent lineage, JN.1, indicating that SARS-CoV-2 is evolving, aiming for better optimized human-to-human transmission with increasing transmissibility as it adapts to different hosts. In particular, KP.3 had approximately 23 times and 67 times more infectious virus shedding 24 hours after the inoculation than KP.2 and JN.1, respectively, indicating that the variant is dominating global circulation including ROK through elevated infectivity. In addition, since KP.3 had higher infectious virus shedding within 48 hours than that for BA.5 reported in a previous study; in particular, the 12-hours infectivity of KP.3 was higher by approximately 74-fold. Therefore, it was speculated that transmissibility of KP.3 would also be higher than for other Omicron sub-lineages [7]. Thus, it is predicted that the circulation of KP.3 with increased transmissibility will continue in ROK, as was the case previously for circulation of BA.5. Furthermore, given that neutralization titers are significantly reduced in serum samples after XBB.1.5 vaccination compared to those of JN.1 [6], it could be inferred that the increase in transmissibility and immune evasion of KP.3 has an impact on the current dominance of KP.3.

In conclusion, this study confirmed that KP.3, a variant circulating in late 2024, has higher initial infectious virus shedding within 48 hours and viral replication compared to other Omicron sub-lineages at the cellular level. Thus, it can be inferred from the analysis that KP.3 has elevated transmissibility, which is likely to have had an impact on the increasing prevalence of KP.3 in ROK and elsewhere in late 2024. However, it is not possible to draw a definite conclusion as to the impact on the incidence and epidemiology of the infectious disease simply based on the results of infectious virus shedding and viral replication analyzed at the cellular level. Therefore, in the future, additional studies on the influencing factors will be necessary to examine the correlation with the results of cellular-level analyses, by evaluating more aspects of transmissibility, such as analysis of the structural stability of the binding between spike protein (S) and the receptor, angiotensin-converting enzyme 2, for the SARS-CoV-2 virus through molecular dynamics simulation.

The KDCA will continue close monitoring based on whole-genome sequencing to identify patterns in the prevalence of SARS-CoV-2 variants and to characterize the variants emerging in ROK and elsewhere through detection of novel variants and serve to continuously provide scientific evidence for COVID-19-related response actions.

Acknowledgments

The authors thank all those who assisted in the collection and transport of patient samples.

Declarations

Ethics Statement: The study was approved by the Institutional Review Board of the Korea Disease Control and Prevention Agency (2020-03-01-P-A).

Funding Source: The report was funded by Korea Disease Control and Prevention Agency (no.: 6331-301).

Conflict of Interest: Eun-Jin Kim is an editorial board member of the journal, but was not involved in the review process of this manuscript. Otherwise, there is no conflict of interest to declare.

Author Contributions: Conceptualization: JMK, JSN, IHK, EJK. Data curation: JMK, JSN, IHK, EJK. Formal analysis: JMK, JSN, JYN, IHK, EJK. Methodology: DJK, JYN, CYL, SHW, NJL. Investigation: JMK, JSN, DJK, JYN, CYL, SHW, NJL, JER, IHK, EJK. Project administration: IHK, EJK. Supervision: IHK, EJK. Writing – original draft: JMK, JSN, DJK, JYN, CYL, SHW, NJL, JER, IHK, EJK. Writing – review & editing: JMK, JSN, DJK, JYN, CYL, SHW, NJL, JER, IHK, EJK.

REFERENCES

Jugan Geongang Gwa Jilbyeong. 2024 Sep 26;17(39):1671–1681. [Article in Korean]

최근 코로나바이러스감염증-19 변이 바이러스 유행 현황 및 세포기반의 오미크론 세부계통 KP.3 감염성 분석

김 정민 1, 노 진선 1, 김 동주 1, 노 지영 1, 이 채영 1, 우 상희 1, 이 남주 1, 이 지은 1, 김 일환 1, 김 은진 1,*

Abstract

2019년 코로나바이러스감염증-19(코로나19) 팬데믹 이후, 질병관리청은 국내 유행 코로나19 변이 바이러스를 모니터링하기 위해 전장유전체 분석을 통한 유전체 감시를 지속하고 있다. BA.2.86에서 유래한 JN.1 세부계통이 2023년 11월 국내에서 처음 검출된 후 다양한 JN.1 하위 세부계통의 점유율이 지속 증가하였으며, 그 중 KP.3 세부계통 점유율이 2024년 8월 기준 60.9%로 가장 우세하였다. 특히, KP.3 하위 세부계통 중 가장 높은 점유율을 보이는 상위 3개는 KP.3.3.1 (22.3%), KP.3.3 (14.0%), KP.3.1.1 (11.1%)로 확인되었다. 최근 유행하는 JN.1, KP.2, KP.3의 세포기반 감염성 및 증식성을 비교한 결과, KP.3는 48시간까지 가장 높은 바이러스 배출량을 나타내었고, 특히 24시간대에 JN.1 대비 약 67배, KP.2 대비 약 23배 높게 관찰되었다. 또한, JN.1, KP.2, KP.3의 바이러스 증식성 최대치에는 차이가 거의 없는 것으로 확인되나, 24시간대에 KP.3가 JN.1 대비 약 66배, KP.2 대비 약 16배 높게 관찰되었다. 따라서, KP.3의 JN.1 및 KP.2 대비 높은 초기 감염성 바이러스 배출량 및 바이러스 증식성이, 전파력 상승과 점유율 증가에 영향을 미쳤을 것으로 추정되었다. 질병관리청은 국내 코로나19 변이 바이러스 유행 양상을 파악하고 신규 변이 탐지를 통한 국내외 발생 변이의 특성 파악을 위해 전장유전체 분석 기반의 면밀한 모니터링을 지속하며, 코로나19 대응을 위한 과학적 근거를 지속 제공할 예정이다.

Keywords: 코로나바이러스감염증-19, SARS-CoV-2, KP.3, 바이러스 감염성, 바이러스 증식성


2019년 말 코로나바이러스감염증-19(코로나19) 발생과 함께 판데믹이 일어나며 다양한 종류의 코로나19 변이 바이러스들이 출현하였다. World Health Organization (WHO) [1]은 2023년 5월 코로나19 국제적 공중보건 비상사태 해제를 발표하였으나, 유행하는 변이를 감시하며 신규 변이 출현 및 재확산 가능성을 지속 모니터링하고 있다.

2021년 11월 오미크론 변이가 출현한 이후 전 세계로 확산되었고, 현재까지 오미크론 내에서 다양한 세부계통이 나타나며 유행이 계속되고 있다[2]. 오미크론 유행 초기인 2022년에는 BA.1, BA.2, BA.5, BA.2.75 등의 세부계통이 순차적으로 유행하였다. 2022년 8월 인도에서 오미크론 재조합 세부계통인 XBB가 처음 확인되었고, 2023년에는 XBB.1.5, XBB.1.16, EG.5 등 XBB 세부계통이 전 세계적으로 확산되었다. 2023년 7월 덴마크에서 오미크론 중 스파이크(spike)에서 가장 많은 아미노산 변이가 확인된 BA.2.86이 확인되었다[3]. 이후 BA.2.86에서 유래한 JN.1 [4]과, JN.1의 하위 세부계통이 현재까지 유행하며 2024년 국내외 코로나19 발생에도 영향을 미치고 있다.

오미크론 JN.1 (BA.2.86.1.1)은 2023년 8월에 룩셈부르크에서 처음 확인된 이후, 2024년 8월까지 KP.3, KP.2, JN.1.16, LB.1 등을 포함하여 총 404개의 세부계통으로 분류되고 있다. 현재 WHO [5]는 기타 변이(variant of interest)로 BA.2.86, JN.1, 모니터링 변이(variant under monitoring)로 JN.1.7, KP.2, KP.3, KP.3.1.1, JN.1.18, LB.1을 지정 중이다.

JN.1 하위 세부계통 중 스파이크 단백질에 3개의 추가 변이(F456L, Q493E, V1104L)를 보유하고 있는 KP.3는 2024년 2월 미국에서 처음 검출된 후 전 세계적으로 점유율 증가 추세와 함께 8월 현재 가장 높은 점유율이 확인되고 있다. 현재까지 KP.3가 중증도 증가와 관련성이 있다는 보고는 없으나, XBB.1.5 백신 접종자에서 JN.1 대비 1.3–2.1배 중화능 감소가 확인되어, 면역회피능의 소폭 증가로 인해 확산에 영향을 미칠 수 있는 것으로 분석되었다[6].

질병관리청은 국내에서 유행하는 변이 바이러스를 모니터링하기 위해 2020년부터 전장유전체 분석 등을 통한 유전체 감시를 지속해오고 있으며, 2022년부터는 확대 개편된 국가호흡기바이러스 통합감시체계(Korea Respiratory Virus Integrated Surveillance System)를 통해서 확보되는 검체에 대한 변이 분석을 수행하고 있다. 국내에서도 2023년 11월 JN.1이 처음 검출된 이후 지속적인 증가 추세와 함께 다양한 하위 세부계통의 점유율 증가가 확인되고 있으며, 2024년 9월 현재 JN.1, KP.3, KP.2, LB.1, JN.1.16 변이를 주요 변이로 지정하여 감시 중이다. 또한, 최근 국내 유행을 주도했던 오미크론 세부계통 JN.1, KP.2, KP.3 바이러스 분리주를 확보하고, 이를 활용하여 세포 수준에서의 감염성 바이러스 배출량 및 바이러스 증식성 분석으로 감염성 및 전파력과의 상관관계를 조사하였다.

국내에서 KP.3가 첫 검출된 2024년 4월부터 8월까지는 총 4,988건에 대한 코로나19 전장유전체 분석을 수행하였다. 분석 대상 기간 동안 총 168개의 오미크론 세부계통이 확인되었으며, JN.1 하위 세부계통은 총 145개(KP.3 세부계통 18개, KP.2 세부계통 6개, LB.1 세부계통 10개, JN.1.16 세부계통 9개 포함)로 확인되었다. 또한, 기타 오미크론 및 재조합 오미크론 세부계통은 23개로 확인되었다.

JN.1 전체 세부계통은 2023년 11월 국내 첫 검출 이후 지속 증가하며 8월 현재 기준 97% 이상의 점유율을 차지하고 있다. 그 중 KP.3 세부계통의 7월 점유율이 전월 대비 33.4% 증가한 45.5%로 확인되었고, 8월 점유율도 전월 대비 15.4% 증가한 60.9%를 나타내었다. KP.3 전체 세부계통 점유율 증가와 함께 KP.3 하위 세부계통의 점유율도 증가세를 보였다. 특히, KP.3 하위 세부계통 중 가장 높은 점유율을 보이는 상위 3개는 KP.3.3.1 (22.3%), KP.3.3 (14.0%), KP.3.1.1 (11.1%)로 확인되었다. KP.3와 KP.3.3의 스파이크 단백질 서열은 동일하나, KP.3.3.1 (T547K)과 KP.3.1.1 (S31결손)은 각각 1개의 추가 변이가 확인되었다. 그 밖의 KP.2, LB.1, JN.1.16 세부계통은 KP.3 세부계통과 반대로 점유율이 감소하였다(그림 1, 표 1).

그림 1. 국내 SARS-CoV-2 변이 바이러스 점유율 현황(2024년 4–8월).

그림 1

2024년 8월 31일 기준

표 1. 국내 SARS-CoV-2 변이 바이러스 점유율 현황(2024년 4-8월).

세부계통 월별 변이 바이러스 점유율(%)
4월 5월 6월 7월 8월
KP.3 전체 0.3 2.5 12.1 45.5 60.9
KP.3.3.1 0.0 0.0 0.0 6.3 22.3
KP.3.3 0.1 0.5 6.4 22.3 14.0
KP.3.1.1 0.0 0.0 0.6 2.7 11.1
기타 KP.3a) 0.2 2.0 5.1 14.2 13.5
JN.1 전체b) 83.1 67.2 59.3 14.6 18.9
KP.2 1.3 5.9 5.7 15.8 8.5
LB.1 0.1 1.3 2.5 5.4 4.9
JN.1.16 9.0 17.4 19.1 10.4 4.4
기타c) 6.2 5.7 1.3 8.3 2.4

2024년 8월 31일 기준. a)KP.3 세부계통 전체(단, KP.3.3.1, KP.3.3, KP.3.1.1 제외). b)JN.1 세부계통 전체(단, KP.3, KP.2, LB.1, JN.1.16 제외). c)오미크론 세부계통 전체(JN.1 세부계통 전체 제외).

전장유전체 분석을 통해 JN.1, KP.2, KP.3로 확인된 코로나19 확진자의 호흡기 양성 검체를 Vero E6 세포(원숭이 신장 유래 세포)에 접종하여 변이 바이러스를 분리하였다. 분리된 바이러스들을 Vero E6 세포에 0.01 multiplicity of infection으로 접종하고 72시간 동안 12시간 간격으로 세포배양액을 수확하였다. 이 세포배양액으로 배출된 감염성 바이러스의 양을 시간대별로 조사하기 위해 바이러스 역가 측정을 실시하였다. 감염성 바이러스 배출량은 시간 경과에 따라 점진적으로 증가하는 양상을 보였고, KP.3는 48시간 이내 초기 감염성 바이러스 배출량이 KP.2 및 JN.1 대비 높은 것을 확인하였다. 특히, KP.3의 24시간 바이러스 배출량은 5.4×105 log10 PFU/ml로, JN.1 (8.0×103 log10 PFU/ml) 대비 약 67배, KP.2 (2.4×104 log10 PFU/ml) 대비 약 23배 높게 관찰되었다(그림 2A).

그림 2. 세포 수준에서의 오미크론 세부계통 바이러스의 감염성 및 증식성 분석.

그림 2

(A) 플라크 역가 측정방법을 이용한 바이러스 감염성 분석. (B) 실시간 유전자검출검사법을 이용한 바이러스 증식성 분석

또한, 배양액들로부터 핵산을 추출하여 실시간 유전자검출검사(real-time polymerase chain reaction)를 수행하고 Ct 값을 유전자 수로 변환하여 바이러스 증식성을 분석하였다. 세 변이 바이러스 모두 시간 경과에 따라 바이러스 증식성이 점진적으로 증가하는 양상을 보였으며, 72시간에 최고치(KP.3; 1.9×1011 log10 copy/ml, KP.2; 1.1×1011 log10 copy/ml, JN.1; 1.5×1011 log10 copy/ml)가 관찰되었다. 오미크론 세부계통 JN.1, KP.2, KP.3 간의 바이러스 증식성 최대치에는 차이가 거의 없었으나, KP.3의 24시간 바이러스 증식성이 JN.1 대비 약 66배, KP.2 대비 약 16배 높게 관찰되었다(그림 2B).

이번 연구로, 최근 5개월간 국내 유행하는 변이 바이러스의 점유율 현황 분석 및 오미크론 세부계통 간의 감염성 바이러스 배출량 및 바이러스 증식성을 비교‧분석하여 유행을 주도하는 변이 바이러스의 특성을 이해하고자 하였다. 오미크론 유행이 지속됨에 따라 다양한 오미크론 하위 세부계통들이 출현하고 있으며, 특히, 최근에는 전 세계적인 증가세가 확인되는 KP.3 세부계통이 국내에서도 증가하며 가장 높은 점유율을 보이고 있다. 감염성 분석 결과에서 최근 유행하고 있는 KP.3와 KP.2는 상위 계통인 JN.1 대비 48시간 이내 초기 감염성 바이러스 배출량이 높아 코로나19 바이러스는 숙주에 적응하면서 전파력이 증가되는 방향으로 진화하는 것을 추정할 수 있었다. 특히, KP.3는 KP.2와 JN.1 대비 접종 후 24시간에 각각 약 23배, 약 67배 많은 감염성 바이러스 배출량을 나타내어, 증가된 감염력을 통해 국내를 비롯한 전 세계적인 유행을 주도하고 있음을 추정할 수 있었다. 또한, 이전의 선행 연구에서 분석한 BA.5보다도 48시간 이내 감염성 바이러스 배출량이 높고, 특히 12시간 감염성이 약 74배로 높게 확인되어 전파력 또한 상대적으로 높을 것으로 추정되었다[7]. 따라서, 과거 BA.5가 국내에 유행했던 것처럼 전파력이 상승한 KP.3의 유행이 당분간 지속될 것으로 예측되었다. 또한 KP.3가 XBB.1.5 백신 접종자에서 JN.1 대비 중화능이 감소한다는 보고도 있어[6], KP.3의 전파력 및 면역회피능 증가가 KP.3의 우세화에 영향을 미치고 있음을 추측할 수 있었다.

결론적으로, 본 연구를 통해 최근 유행하는 KP.3는 세포 수준에서 다른 오미크론 세부계통 대비 48시간 이내 초기 감염성 바이러스 배출량 및 바이러스 증식성이 높은 것으로 확인되었고, 이를 통해 KP.3의 전파력도 상승한 것으로 추정되며, 최근 국내외 증가 추세에도 영향을 미쳤을 것으로 판단되었다. 그러나, 세포 수준에서 분석한 감염성 바이러스 배출량 및 바이러스 증식성으로는 환자 발생 규모의 영향 등을 단언할 수 없기 때문에 향후, 분자 동역학 모의실험을 통한 스파이크 단백질과 세포수용체(angiotensin-converting enzyme 2)와의 결합 구조 안정성 분석 등의 전파 가능성 평가를 추가하여 세포 수준의 결과와의 상관성 확인을 위한 추가 요인 분석이 필요할 것으로 사료된다.

질병관리청은 변이 바이러스 유행 양상을 파악하고 신규 변이 탐지를 통한 국내외 발생 변이의 특성 파악을 위해 전장유전체 분석 기반의 면밀한 모니터링을 지속하며, 코로나19 대응을 위한 과학적 근거를 지속 제공할 예정이다.


Articles from Public Health Weekly Report are provided here courtesy of Korea Disease Control and Prevention Agency

RESOURCES