최근 몇 주간 뉴스는 서아프리카국가에서의 에볼라 발생(outbreak)을 집중적으로 다루었다. 최근 발표된 연구(Gire et al., 2014)를 통해 영국과 미국 등의 연구그룹들이 시에라리온에서의 에볼라바이러스를 채취하여 그 유전자 구조를 밝히는 작업이 진행된 결과를 알아볼 수 있었다.

이에 따른 결과로 outbreak의 기원과 바이러스 계통의 전이 양태를 확인할 수 있게 되어, 향후 본 질환에 대한 진단검사법, 예방백신, 치료법 등에 대한 개발에 도움을 줄 것으로 보인다. 그런데, 현재 문제가 되는 에볼라바이러스는 negative-strand RNA바이러스로, Filoviridae 및 Ebolavirus의 근연 바이러스이다. 이 종의 이름은 자이르(Zaire) 에볼라바이러스이며, 바이러스명은 에볼라바이러스다. 이름은 같지만 4개의 다른 에볼라바이러스들이 존재한다.

연구에서는 78명의 감염된 환자로부터 99개의 바이러스 유전자가 추출, 서열분석 되었는데, 이는 몇몇 환자들에게는 2개 이상의 바이러스 추출법이 적용되었기 때문이다. 분석에는 기존에 이미 발표된 기니에서의 3개 에볼라바이러스 염기서열 자료가 활용되었다. 이 연구의 의의는 다음과 같다.

1. 현재 발생한 outbreak를 일으킨 에볼라바이러스의 고정된 핵산 치환수(341)는 과거에 보고된 모든 에볼라바이러스 서열 결과와 차이를 보였다. 이들의 핵산 대체 결과를 보면, 약 10%가 non-synonymous(단백질 발현에 영향을 미침)였고, 50%는 synonymous (단백질 발현에 영향을 주지 않음), 40%는 noncoding이었다. 또한, 서열이 분석된 현재 문제시 되는 에볼라바이러스의 유전자들 사이에서도 55개의 단일 핵산 대체가 확인되었고, 또한 여기에서도 nonsynonymous, synonymous, noncoding변이가 포함되어 있었다. 이러한 변이는 개개인 감염환자와 관여되어 있는 것이었다.
이러한 유전변이는 과거 검출된 서열과 차이를 보인 것으로, 이로 인해 현재 표준검사에서 이러한 차이가 충분히 검출되지 않을 수 있음을 시사한다.

2. 방대한 범위를 대상으로 시행된 이 서열분석 방법은 개인숙주 내에서의 유전변이도 확인할 수 있었다. 263개의 숙주 내 단일유전자변이가 확인되었고 대부분은 synonymous한 것이었다.

3. 서아프리카에서 outbreak를 일으킨 바이러스 및 이전 중앙아프리카에서의 바이러스의 유전자를 분석한 결과 에볼라바이러스의 계통수를 그릴 수 있어 다양한 시사점을 던져주었다. 이러한 분석에 따라 저자들은 바이러스는 아마 과거 10년 전 중앙아프리카에서 outbreak를 일으킨 바이러스와 현재의 outbreak 간에는 깊은 상관성이 있음을 보였다.

4. 이들은 또한 최근 발생한 3건의 에볼라 outbreak는 서로 독립된 야생동물에서 인간으로부터의 전염에 의한 것으로 추정되었다. 연구자들은 현재의 outbreak는 올해 2월말 전이된 바이러스에 의한 것임을 보였으며, 이것이 인간 간 감염에 의해 확산된 것이며, 또한 2개의 구분되는 바이러스가 기니에서 시에라리온으로 2014년 4월말 경 유입된 것으로 추정했다.

5. 에볼라바이러스의 유전변이는 숙주 내, 숙주 간 2개 이상의 바이러스 하플로타입(haplotype - 한 염색체내에서 발생할 수 있는 단일 핵산염기 다형성의 집합)을 포함할 수 있다.

6. 변이의 형태인 nonsynonumous는 outbreak 동안 그 변이 빈도가 더 클 수 있음을 시사하고 있다. 이러한 유전변이의 패턴들은 자연선택에 의해 측정된 것으로, 향후 개인 변이에 의한 표현형효과를 참조한 추가적인 연구를 통해 바이러스의 독성이나 전이에 대한 새로운 지식을 얻을수 있을 것이다.

연구진들은 이러한 결과를 보였으나, 나는 시에라리언과 기니에서의 바이러스가 이전의 바이러스들과 비교했을 때 그 특성에서 다르다고 보지 않는다. 감염 양태에서 보이는 외견적 차이는 넓은 확산과 낮은 사망률(상대적으로)은 외부 요인에 기인하는 것으로 생각된다. 여기에는 숙주인구밀도나 의료혜택 이용 등에 기인하는 것으로 생각된다.

미국 CDC의 감염질환연구소장인 Michael Osterholm은 뉴욕타임즈에 2건의 outbreak의 상관성에 대한 깊은 우려를 표명한 바 있다. 만약 바이러스가 적절한 보건시설을 갖춘 대도시 지역으로 유입되는 경우, 그 outbreak의 규모는 매우 클 것이다. 그리고 바이러스가 진화를 통해 공기전염이 된다면, 감염관리는 더욱 어렵고 막대한 비용이 들어갈 것이라는 것이다. 이것은 명백한 사실이다.

이러한 관점에서 보면, Osterholm은 현재의 outbreak는 기존에 알려진 인간 간 감염에 의한 에볼라 outbreak의 형태와는 큰 차이가 있음을 보였다.

이러한 맥락에서는 현재 Osterholm이 표명한 우려와 관련한 유전자변이의 기회가 증가하게 된 것이라 할 수 있으며, 에볼라바이러스가 부족한 의료시설을 가진 높은 인구밀도의 도시로 유입되는 것은 진화적으로 호흡기 전파로의 궤도에 올라서도록 하는 것과 다름없는 일이라 할 것이다. 이와 관련하여, Osterholm 등은 현재의 epidemic 상황을 해결하기 위해서는 가능한 빠른 시기에 국제적 협동체제가 필요하다 말하고 있다.

참고문헌
Gire SK, Goba A, Andersen KG, Sealfon RG, it appears that there are also Park DJ … Sabeti PC. Genomic surveillance elucidates Ebola virus origin and transmission during the 2014 outbreak. Science 2014 345(6202): 1369-1372, doi: 10.1126/science. 1259657, published online August 28, 2014.
Osterholm MT. What we’re afraid to say about ebola. New York Times, September 11, 2014. http://www.nytimes.com/2014/ 09/12/opinion/what-were-afraid-to-say-about-ebola.html?ref=opinion (last accessed on 9/12/14)
Sabeti P. Studying Ebola, then dying from it. New York Times, September 7, 2014. http://www.nytimes.com/2014/09/07/opinion/sunday/studying-ebola-then-dying-from-it.html?ref=opinionhttp://www. nytimes.com/2014/09/07/opinion/sunday/studying-ebola-then-dying-from-it.html?ref=opinion
Marsh GA, Haining J, Robinson R, Foord A, Yamada M, Barr JA, Payne J, White J, Yu M, Bingham J, Rollin PE, Nichol ST, Wang LF, Middleton D. Ebola Reston virus infection of pigs: clinical significance and transmission potential. J Infect Dis. 2011 Nov;204 Suppl 3:S804-9. doi: 10.1093 /infdis/jir300. PubMed PMID: 21987755.

※진화와 의학 리뷰 홈페이지 www. evmedreview.com에 기고한 임상병리학자 Neil Greenspan교수의 글을 옮긴 것입니다.