공기 중으로 감염될 수 있는 조류독감 H5N1 인플루엔자 바이러스는 자연상태에서 진화를 통해 인간 대 인간으로 전염될 수 있는 가능성이
존재한다는 연구결과가 발표되었다. 캠브리지 대학의 데렉 스미스 (Derek Smith)와 콜린 러셀 (Colin Russell)이 이끄는
연구팀의 연구결과가 학술지 ‘사이언스’지에 발표되었다. 조류독감으로 알려진 현재 조류 H5N1 인플루엔자는 조류에서 인간으로 전이될 수 있지만
인간 대 인간으로는 전염되지 않는다고 알려져 있다. 하지만 최근 발표된 허프스트 (Herfst)와 푸시에 (Fouchier)의 연구팀이
‘사이언스’지에 발표한 연구결과와 카와오카 (Kawaoka)와 이마이 (Imai)의 연구팀이 ‘네이처’지에 발표한 논문에서는 실험실 연구를
통해서 아미노산 다섯 가지 돌연변이와 네 가지 돌연변이와 재편성을 통해서 조류 H5N1은 포유류 사이에서 공기를 통해서 전염이 일어날 수 있다고
주장했으며 심지어 인간 사이에서도 감염이 일어날 수 있다고 보았다. 하지만 지금까지 이들 돌연변이가 자연상태에서 진화되는지 여부에 대해서는
알려지지 않았다.
캠브리지의 연구자들은 지난 15년 동안 조류와 인간에 집중된 H5N1 인플루엔자 바이러스에 대한 모든 감시
자료를 분석했다. 이들은 푸시에와 카와오카의 연구로부터 얻어진 실험용 바이러스에서 볼 수 있는 다섯 가지 돌연변이 중 두 가지는 다양하게
존재하는 조류독감계통에서 일어나고 있다는 사실을 발견했다. 또한 이들은 많은 바이러스에서 두 가지 돌연변이가 나타나고 있다는 것을 발견했다.
영국 왕립대학연구원으로서 캠브리지 대학에서 연구를 하고 있는 콜린 러셀은 “이들 돌연변이 중에서 두 가지를 갖고 있는 바이러스는 이미 조류에게
일상적으로 나타나고 있다. 이것은 바이러스가 공기를 통해 인간에게 감염을 일으킬 수 있는 능력을 얻기 위해서는 인간에게서 부가적인 세 가지
돌연변이만을 얻으면 된다는 것을 의미한다. 그렇다면 다음 문제는 이 세 가지 돌연변이가 많은 것인지 아니면 적은 것인가에 대한 문제이다”고
말했다.
과학자들은 이 주요한 문제를 알아보기 위해서 어떻게 바이러스가 복제하고 포유류 숙주 안에서 진화하는가에 대한 수학적
모델을 이용했으며 이 세 가지 돌연변이가 단일 숙주에서 진화할 수 있는지 여부에 대한 다양한 요소의 영향을 평가하고 숙주 사이에서 전이의
가능성을 평가했다. 돌연변이가 진화할 수 있는 가능성을 증대시키는 요소는:
1. 무작위 돌연변이: 인플루엔자 바이러스의 복제 메커니즘은
완전한 복제물을 만들지 못한다. 평균적으로 인플루엔자 바이러스가 복제를 할 때마다 각각 새로운 바이러스의 유전체 어디에선가 하나 정도의
돌연변이가 발생한다. 각각 감염된 인간에서는 수 십억 개의 바이러스가 존재하며 많은 바이러스가 복제하면 다양한 돌연변이가 단일 숙주 안에서
축적될 수 있다.
2. 긍정적 선택: 만일 남아있는 돌연변이의 일부가 조류바이러스가 포유류에 적응할 수 있도록 돕는다면 이러한 돌연변이는
바이러스가 좀더 적합하고 긍정적으로 선택되고 우선적으로 축적된다.
3. 장기적 감염: 사람들이 좀더 오랫동안 감염되고 새로운 바이러스를
생산한다면 돌연변이가 축적될 수 있는 시간이 더 많게 된다.
4. 기능적으로 동일한 대체물: 푸시에와 카와오카에 의해서 발견된 대체물들은
연무질 전염바이러스를 생산할 수 있는 대체물의 결합물의 가능성이 적다. 새롭게 발생할 수 있는 가능성은 결합의 숫자와 함께 증가한다.
5. 조류 바이러스군 안에서의 다양성: 일어나는 모든 돌연변이는 숙주 안에서 무작위 돌연변이로 인해서 일어날 가능성이 있으며 인간에
감염될 수 있는 조류로부터 바이러스는 일상적인 감시에 의해서 발견될 수 없는 돌연변이가 존재할 수 있는 가능성이 존재한다. 예를 들어 만일 한
조류에서 100개의 바이러스 입자가 인간에 감염되고 이들 입자 중에서 한 가지가 중요한 돌연변이를 일으킨다면, 일상적인 염기서열분석을 통해서
발견할 수 없다고 하더라도 숙주에서 돌연변이의 가능성이 높은 수준까지 증가할 수 있다.
6. 포유류 사이에서 감염: 만일 포유류가 일부
돌연변이를 갖고 있는 바이러스를 감염시킬 수 있는 능력이 있다면 공기 중에서 감염을 일으킬 수 있는 바이러스의 진화가 일어날 수 있는 가능성이
증가할 수 있다.
돌연변이의 가능성이 감소할 수 있는 요소는:
1. 효과적인 면역반응: 효과적인 면역반응은 감염의 기간을
짧게 할 수 있으며 돌연변이가 축적될 수 있는 시간을 줄 수 있다.
2. 해로운 대체물: 만일 공기중 감염에 필요한 대체물이 바이러스에
해롭다면 평균적으로 돌연변이의 축적의 시간을 늦출 수 있다.
3. 돌연변이가 일어날 수 있는 순서: 만일 공기를 통한 감염이 일어날 수
있는 돌연변이를 위해서는 특정한 순서가 필요한지 여부는 아직까지 알 수 없다. 만일 그렇다면 돌연변이의 축적속도를 늦출 수 있다.
캠브리지 대학의 전염병 정보학교수인 데렉 스미스는 “이번 연구결과를 통해 얻은 정보를 근거로 바이러스가 공기를 통해서 사람들 사이에서
전염될 수 있게 되는 정확한 위험이 무엇인가에 대해서 말할 수는 없을 것이다. 하지만 이번 연구결과에서 나머지 세 가지 돌연변이는 단일
인간숙주에서 진화할 수 있으며 바이러스가 자연적인 상태에서 잠재적으로 심각한 위협이 될 것으로 보고 있다. 자연상태에서 이들 바이러스가 진화할
수 있는 가능성의 영역이라는 사실을 우리는 알고 있으며 자연상태에서 진화할 수 있는 돌연변이에 대해서 좀더 정확한 위험을 평가할 수 있는 방법을
알아내는 것이 필요하다”고 말했다.
과학자들은 공기 중으로 전염이 가능한 H5N1 바이러스의 등장의 위험을 평가하고 개선할 수
있는 방안을 마련하는 것이 가장 우선되어야 활동은 다음과 같다고 권고했다:
첫 번째, 공기 중 전염이 대체될 수 있는 바이러스가 관찰된
지역에서 부가적인 감시가 필요하며 조류가 이동하고 조류에 대한 무역이 이루어지는 지역과 연결된 지역에 대한 감시가 필요하다. 또한 푸시에나
카와오카의 실험실에서 발견된 것과 같은 기능을 할 수 있는 돌연변이에 대한 감시의 증가가 필요하다. 두 번째로, 감시에 대해서 일부 H5N1의
표적 염기서열분석은 실험실에서 이루어지는 개별 숙주에서 많은 바이러스까지 염기서열을 분석과 같은 세부적인 염기서열분석방식을 통해 이루어져야
한다. 이들 바이러스는 아마도 동물 안에서 매우 소량의 바이러스가 존재하겠지만 중요한 돌연변이가 축적될 수 있기 때문이다. 세 번째, 푸시에와
카와오카의 실험을 통해서 발견된 돌연변이를 위한 대체물과는 다르지만 동일한 기능을 갖고 있는 대체물이나 대체물의 결합체를 알아낼 필요가 있다.
네 번째로, 각각 공기중에서 전염될 수 있는 대체물이나 대체물의 결합과 연관되는 숙주 안에서 일어나는 적합성이나 숙주 사이에서 일어나는 전염에서
나타나는 변화를 설명할 수 있는 연구가 필요하다.
스미스 교수는 “상황은 지진이나 쓰나미의 위험에 대한 평가와 유사하다. 우리는
정확하게 언제 어디에서 이러한 일이 발생할지 모르고 있다. 하지만 감시증가와 연구를 통해서 과학자들과 공중보건담당자들은 위험평가 및 위험의
최소화의 정확성을 증가시킬 수 있어야 한다”고 말했다. 이번 연구는 유럽연합의 프레임워크 7 연구비 EMPERIE와 ANTIGONE과 왕립학회,
인간 프론티어 과학프로그램 (Human Frontier Science Program)과 웰컴재단 (Wellcome Trust)와 국립보건연구원
(NIH)의 지원을 받아 이루어졌다.
출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120621151541.htm (GTB)
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