천연두바이러스

천연두는 두창 또는 마마로도 불리우며 유발하는 variola (smallpox) virus가 원인이고, 이와 유사한 바이러스로 천연두의 백신주로 사용되는 vaccinia virus, Edward Jenner(1749~1823)가 백신으로 사용한 cowpox 우두 virus 및 monkeypox virus 등이 있다. 이 중 variola virus는 이집트의 파라오 람세스 5세의 미이라에서 천연두 병변이 발견되었고 인류의 역사상 오랜 기간 동안 광범위한 유행을 일으켜 왔으며, 20세기에만 약 3억 명 이상의 사망자를 유발했다. 하지만 vaccinia virus 주를 이용한 백신의 보급에 따라 1977년 소말리아에서의 마지막 감염자 이후로 신규 감염자가 발생하지 않아 WHO (세계보건기구)가 1979년에 지구상에서 박멸을 선언하였다.

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천연두바이러스는 Poxviridae 과 Orthopoxvirus 속에 속하는 바이러스이다.

천연두바이러스는 가장 큰 동물 바이러스 중 하나로, 외피막형 바이러스 입자가 외부의 인지질막에 다시 쌓여 있는 복잡한 구조를 갖고 있다. 벽돌 형태의 바이러스로 크기는 대략 310×240×140nm 이다.

천연두바이러스 투과전자현미경 사진 (출처: GettyimagesKorea)

폭스바이러스(Pox virus)는 약 200 kb에 달하는 선형의 이중 가닥 DNA를 유전체로 갖고 있으며 각 말단에 hairpin loop를 갖고 있다. 천연두바이러스는 185,578 bp로 되어있고 197개의 단백질을 암호화하며 GC%는 32.7이다.

천연두바이러스의 생활사는 세포 진입 과정에서 다양한 감염 형태를 가짐으로써 매우 복잡하다. 천연두바이러스는 다른 DNA 바이러스들과 달리 핵이 아닌 세포질에서 복제한다는 점에서 특이하다. 복제를 위해서 다른 DNA 바이러스들이 발현하지 않는 특화된 단백질을 생산하고, 이 중 가장 중요한 단백질은 DNA-의존 RNA 중합효소이다.

감염된 환자의 상부 호흡기가 천연두바이러스의 주요 감염장소이며 오염된 물체도 감염을 유발할 수 있다. 여행을 통해 국가 간에 천연두가 확산된 경우가 기록되어 있으며, 국가 간 여행을 통해 유행이 발생한 마지막 사례는 1962년 영국에서 발생하였다. 현재 자연계에는 천연두바이러스는 존재하지 않는다.

천연두는 감염된 동물 및 사람 또는 오염된 물체와의 접촉을 통해 전염되며, 감염된 사람의 경우 구강 및 인후에 병변이 나타나면 전염력을 갖게 된다. 기침 및 재채기를 통해 감염된 사람의 구강 및 인후두의 분비물이 다른 사람에게 전달되어 바이러스가 전염될 수 있다. 천연두바이러스 감염 약 10~14일 이후에 고열, 두통 및 몸살 등의 1차 증상이 발생하여 2~4일간 지속된 뒤 발진이 시작되며, 이때 감염된 환자는 전염력을 갖게 된다. 이후 약 10일간 농포성 발진과 딱지가 발생한다. 역사적으로 천연두 바이러스는 약 30%의 치사율을 보인 것으로 알려져 있다.

천연두에 감염된 소년 (출처: )

천연두바이러스 감염의 확진을 위해서 전자현미경을 통한 병변 내 바이러스 입자를 관찰 하기도 하지만, 다른 유사한 증상의 바이러스와 비교하기 위해 PCR을 이용한 바이러스 유전체를 증폭하거나 ELISA를 이용한 혈액 내 바이러스 항원 및 이에 대한 항체를 확인하는 실험법이 사용된다. 천연두바이러스에 대한 항바이러스제는 존재하지 않으나 효과적인 백신이 존재한다. 천연두바이러스에 대한 백신은 상대적으로 약한 백시니아바이러스 주를 이용한 생백신이며 접종 시 천연두바이러스에 대해 95%의 백신 효과를 나타낸다.

이찬희/충북대학교, 송윤재/가천대학교

이충호/동국대학교

[1]. B. Moss, "Poxviridae", in Fields Virology, D.M. Knipe, P.M. Howley et al., Eds., pp.2129-2159, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA, 6^th edition, 2013.

[2] I. K. Damon, "Poxviruses", in Fields Virology, D.M. Knipe, P.M. Howley et al., Eds., pp.2160-2184, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA, 6^th edition, 2013.