로타바이러스

로타바이러스는 유아와 소아 사이에서 설사를 유발하는 바이러스로 전 세계의 모든 아이들이 5살 전에 한번은 감염되나 성인들은 아이들에 비해 영향을 덜 받는다. 바이러스에 대한 면역은 각각의 감염 시마다 발생하며 이로 인해 이후의 감염은 증상이 덜 심각하다.

로타바이러스의 투과전자현미경 사진 (출처: GettyimagesKorea)

목차

로타바이러스는 reoviridae에 속하는 바이러스이다.

로타바이러스는 외피막을 갖고 있지 않고 3개의 단백질 층으로 구성된 정이십면체 캡시드가 11개의 dsRNA 유전체 분절을 싸고 있다. 제일 바깥쪽 층의 캡시드를 구성하는 단백질인 VP7과 VP4에 의해 바이러스의 혈청형이 결정되며, 두 단백질은 로타바이러스 감염에 따른 체액성 면역반응에서 항체 생성을 유발하는 주요 항원이다.

로타바이러스 구조 (출처:)

로타바이러스는 11개의 이중가닥 RNA(dsRNA) 분자를 유전체로 갖고 있으며 총 18,555개의 뉴클레오타이드로 구성되어 있다. 각각의 RNA는 크기의 순서에 따라 1번에서 11번까지 존재하며 2개의 단백질을 암호화 하는 9번을 제외하고, 모두 하나의 단백질을 암호화 한다.

로타바이러스는 주로 위에서 복제되고, 상피의 구조적, 기능적 변화를 유도하며 소장 융모의 장세포를 감염시킨다. 세 개의 단백질 층은 위의 산성 환경과 소화 효소로부터 바이러스를 보호한다.

엔도솜을 통해 수용체 매개 내포작용으로 세포 내에 진입하고, 3개의 단백질 층에 단백질(VP7, VP4 spike)은 엔도좀 막 사이에 칼슘 농도의 차이를 발생시킨다. 이는 VP7 단백질 삼량체의 단일 단백질로의 분해를 유도하고, VP2와 VP6 단백질을 바이러스 이중 가닥 RNA에 남김으로써 이중 층 입자를 생성한다.

11개의 이중 가닥 RNA는 두 개의 단백질 층에 보호를 받으며 RNA-의존 RNA 중합효소가 바이러스 유전체의 mRNA 전사체를 생산하도록 한다. 바이러스 코어에 잔류함으로써 바이러스의 RNA는 이중 가닥 RNA의 존재에 의해 촉진되는 RNA 간섭을 통해 숙주의 면역 반응을 피한다.

감염 기간 동안 로타바이러스는 단백질 생합성과 유전자의 복제를 위해 mRNA를 생성한다. 대부분의 로타바이러스 단백질은 RNA가 복제되고, 이중 층 단백질이 조립되는 viroplasm에 축적된다. Viroplasm은 바이러스 감염 직후 세포 핵의 근처에서 형성되고, 두 개의 비구조 단백질인 NSP5, NSP2에 의해 생성되는 viral factory로 구성되어 있다. 이중 층 단백질은 VP7과 VP4로 구성된 세번째 단백질 층을 얻는 소포체로 이동하고, 새로운 바이러스는 세포 용해를 통해 방출된다.

로타바이러스 감염은 전 세계적으로 발생하며 전염력이 높다. 선진국과 개발도상국 간에 감염률 차이가 없는 것으로 나타나 공중위생만이 주요 감염 원인은 아닌 것으로 보인다. 로타바이러스는 감염자의 위장관과 분변에 존재하며, 직접적인 접촉이나 오염된 비생체 접촉 매개물을 통한 분변–경구 경로로 전염된다. 이에 반해 오염된 물이나 음식을 통해 전염되는 경우는 매우 드물다. 동물의 로타바이러스가 사람으로 감염되는 경우는 매우 드물다. 온대 지방에서 로타바이러스 연관 질병은 연중 11월에서 5월 사이에 유행한다.

로타바이러스는 영아 및 유아에서 높은 유행률을 보이며, 설사가 시작되기 전인 감염 후 2일부터 높은 농도의 바이러스가 분변을 통해 배출되며 증상이 나타난 후 10일까지 지속적으로 배출된다. 가족 간, 학교, 병원 및 보육시설 내 로타바이러스 전염 및 유행은 매우 흔하게 일어난다. 우리나라의 경우, 2008년부터 2011년까지의 5세 이하의 급성 설사 환자 54,361명을 대상으로 한 질병관리청의 연구 결과, A형 로타바이러스가 검출된 환자는 총 7,742명으로, 4년 평균 검출률은 14.2%인 것으로 보고되었다. 계절에 따른 검출률을 조사한 결과, 동절기부터 초봄에 해당하는 1~4월까지는 20% 이상의 높은 검출률을 보이다 초여름에 해당하는 6월 이후 5% 수준으로 검출률이 급격히 감소되는 것으로 나타났다.

로타바이러스 감염은 분변으로부터 바이러스 항원에 대한 ELISA 검출을 통해 진단한다. 건강한 사람은 로타바이러스의 감염이 본인에게만 국한되며 수일 안으로 자연치유 된다. 현재 미국 FDA에 의해 허가된 백신은 RV5 (RotaTeq)와 RV1(Rotarix), 두 종류가 있다. 두 종류의 백신 모두 경구 투여로 접종하며 RV5는 인간과 소의 로타바이러스 주의 유전자를 재조합한 약독화 생백신으로 Merck사에서 개발하였고, RV1(Rotarix)은 인간 로타바이러스 주의 약독화 생백신으로 GSK사에 의해 개발되었다. 백신 접종에 따른 부작용으로는 설사, 구토 및 이에 따른 보챔과 식욕부진 등이 있으며 발생하는 경우는 드물고 대부분 가볍게 지나간다. 매우 드물게 아나필락시스 (anaphylaxis) 또는 장중첩 등 중증의 부작용이 발생하는 경우도 있다.

이찬희/충북대학교, 송윤재/가천대학교

이충호/동국대학교

[1]. H. B. Greenberg and M. K. Estes. 2009. 'Rotaviruses: from pathogenesis to vaccination'. Gastroenterology. 136 (6): 1939–51.

[2]. J. T. Patton, R. Vasquez-Del Carpio and E. Spencer. 2004. 'Replication and transcription of the rotavirus genome'. Curr. Pharm. Des. 10 (30): 3769–77.