폴리오바이러스

폴리오바이러스는 소아마비의 원인이 되는 바이러스로 장내 바이러스이다.

목차

폴리오바이러스는 Picornaviridae 과 Enterovirus 속에 속한다.

폴리오바이러스는 외피막이 없고 정이십면체 구형으로 크기가 직경 약 25~30 nm이며, 캡시드가 유전체를 싸고 있는 형태로 되어 있다.

폴리오바이러스의 투과전자현미경 사진 (출처: GettyimagesKorea)

폴리오바이러스의 유전체는 양성 단일가닥 RNA로 약 7,500개의 뉴클레오티드로 구성되어 있고 5’ 말단과 3’ 말단에 비암호화 부위가 존재하며, 특히 5’의 말단에는 숙주세포의 리보좀이 결합할 수 있는 부위인 내부리보좀진입부위 (internal ribosome entry site: IRES)가 머리핀 모양으로 존재한다.

바이러스가 수용체에 결합되면 내포작용을 거쳐 유전체를 싸고 있는 캡시드의 구조가 변하면서 유전체가 세포막에 형성된 구멍을 통해 세포질로 들어간다. 유전체의 1차 번역이 일어나고 이후 유전체 증식으로 이어진다. 유전체가 번역되면 약 2,200개의 아미노산으로 구성된 한 개의 긴 다단백질이 만들어지고 이들은 바이러스의 단백질 분해효소에 의해 구조 단백질 P1 (VP1, 2, 3, 4)과 기능성 단백질인 P2 (2A, 2B, 2C)와 P3 (3A, 3B, 3C-단백질가수분해효소와 3D-RNA 중합효소)로 분해된 후 3D-중합효소에 의해 유전체 증식이 일어난다. 이 과정을 반복하는 동안 구조 단백질이 바이러스 유전체와 함께 조립되어 감염성 있는 바이러스 입자를 만들고 충분한 바이러스 입자가 만들어지면 바이러스가 숙주세포를 파괴하고 밖으로 흘러나오게 된다.

폴리오바이러스는 BC 1400년경 이집트 수도 멤피스의 부조에 소아마비 환자의 그림이 있을 만큼 오래 전부터 존재하던 바이러스로 20세기 중반까지 전세계적으로 수많은 감염자와 사망자를 유발하였다. 폴리오바이러스는 구강을 통해 들어와 위를 거쳐 장에 감염되는 장내바이러스로 감염자의 변을 통해 배출되고 다시 배설물–음식물 경로를 통해 주위 사람에게 전파된다. 감염되면 1~2주 정도의 잠복기를 거친 후 경과에 따라 급성기, 회복기, 잔유기로 나눈다. 95% 이상의 감염자가 처음 감염 후 특별한 증상 없이 회복된다. 그러나 감염자 중 5%는 바이러스가 다른 장기나 조직으로 퍼지고, 이 경우 경증의 열이나 두통 및 목구멍이 따가운 증상 등을 동반한다. 소아마비 병증은 감염자 중 약 1% 정도에서 나타나며, 바이러스가 중추신경계의 운동뉴런에서 증식하여 운동신경이 손상되면서 근육기능이 일시적으로 혹은 영구적으로 약해져 신체 마비와 골격에 변형이 나타나는 질환이다. 폴리오바이러스 감염이 소아마비로 진행되는 환자의 경우 근육 위축과 마비 증상이 오기 전 잦은 근육통과 마비 및 경련을 동반한다. 이러한 증상은 폴리오바이러스 감염이 소아마비 병증으로 이어지기 전 일반적으로 며칠에서 몇 주간 지속되며 주로 다리 쪽에서 비대칭적으로 마비가 일어난다. 병에서의 회복은 약 6개월에서 2년 정도 걸리지만 신경과 근육의 손상은 더 이상 회복되지 않고 이로 인해 팔다리의 골격에 영구적 변형이 초래된다.

목이나 등이 뻣뻣하고 비정상적인 반사작용이나 침을 삼키거나 숨을 쉬기 어려울 때 폴리오 감염이 의심된다. 이 경우 변이나 목구멍을 면봉으로 샘플링하여 ELISA로 폴리오바이러스 항원을 검사하거나 PCR을 이용한 유전자 분석으로 감염 여부를 진단한다. 1952년 Jonas Salk 박사가 폴리오바이러스 배양액에 포르말린을 처리하여 사독화한 소아마비 백신 (inactivated polio vaccine: IPV)을 개발하였고, 1956년 Albert Sabin이 3개의 서로 다른 혈청형 폴리오바이러스를 원숭이 뇌와 신장세포에 지속적으로 계대배양하면서 약독화된 경구용 소아마비 백신 (oral polio vaccine: OPV)을 개발하였다. 소아마비 백신이 전 세계적으로 사용되면서 신규 소아마비 환자 발생률이 급속히 떨어졌고 우리나라에서도 1983년 이후 야생 폴리오 감염자는 없는 것으로 발표되고 있다. 1955년부터 60년대 초기에는 IPV와 OPV가 동시에 사용되었으나, OPV가 방어면역 유도능이 탁월하고 경구 투여로 투여가 간편하며 생산 단가 면에서도 경제적이어서 전 세계적으로 급속히 확산되면서 OPV 사용이 보편화되었다. 우리나라도 비교적 개발 초기에 IPV (1958)와 OPV (1962)가 도입되어 1966년 국가 예방 접종 지침에 따라 1975년까지는 IPV와 OPV가 동시에 사용되었으나 1975년 이후에는 OPV만을 사용하도록 규정하였고, 미국과 유럽에 이어 우리나라도 2000년 9월 WHO에 의해 야생 폴리오 근절 국가로 지정되었다. 이와 함께 구미 선진국을 중심으로 폴리오가 사라지면서 OPV 투여 시 100만 명당 1건 정도 발생하는 OPV-유래 소아마비 환자가 발생하자 이런 위험 요인을 없애게 위해 폴리오 근절 국가를 중심으로 OPV 사용을 중단하고 개량형 사백신 (enhanced IPV: eIPV)사용을 권장 혹은 의무화 하고 있다. 우리나라도 2002년에 eIPV을 도입하였으며 2005년부터는 eIPV 사용을 권장하고 있다.

소아마비 백신을 개발한 Jonas Salk 박사 ()

이찬희/충북대학교, 송윤재/가천대학교

김재욱/국제백신연구소

[1]. V. R. Racaniello, "Picornaviridae: The viruses and Their Replication", in Fields Virology, D.M. Knipe, P.M. Howley et al., Eds., pp.453-489, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA, 6^th edition, 2013.

[2] Centers for Disease Control and Prevention. What Is Polio?.