아데노바이러스

아데노바이러스는 1953년 아데노이드(adenoid) 조직에서 처음 발견되어 그 조직의 이름을 따서 아데노바이러스라 명명되었다. 현재까지 다양한 척추동물에서 50종, 100여 개의 그룹이 발견되었다. 사람 아데노바이러스는 주로 소아에서 호흡기 질환을 유발하는 바이러스이지만, 성인에서도 밀집된 환경에서 유행성 호흡기 질환을 일으킨다. 일부 사람 아데노바이러스가 동물에서 종양을 유발하기도 하지만 아직까지 사람에서 종양을 일으키는지에 대한 증거는 명확하지 않다.

아데노바이러스는 세포에서 배양이 쉽고 유전자 조작이 간편하여 바이러스와 세포의 유전자 발현, 조절 및 증식 등에 대한 많은 정보를 얻을 수 있었다. 특히 아데노바이러스 복제 연구 과정에서 발견한 mRNA 스플라이싱(splicing)은 생물학을 이해하는 데 크게 기여하였다. 최근에는 아데노바이러스가 우리가 원하는 유전자를 전달하는 벡터로 사용되면서 유전자 치료제로 사용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.

아데노바이러스 전자현미경 사진 (출처: GettyimagesKorea)

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Adenoviridae 과에는 다음과 같은 5개의 속이 존재한다. Mastadenovirus는 사람을 포함한 포유류, Aviadenovirus는 조류, Atadenovirus는 파충류, 조류, 유대류, 포유류, Siadenovirus는 파충류와 포유류, Ichtadenovirus는 어류에서 발견된다. 사람아데노바이러스는 특이항원에 의해 7개 군과 57개형으로 구분된다.

아데노바이러스는 외피막이 없는 정이십면체 구조를 가지고 있으며 크기는 약 90~100nm이다. 비리온은 3개의 주 캡시드 단백질과 4개의 부 캡시드 단백질, 핵산 및 핵산을 싸고 있는 4개의 코어 단백질로 구성된다. 전자현미경으로 관찰되는 정이십면체 캡시드는 240개의 헥손 캡소머와 12개의 펜톤 캡소머, 펜톤 꼭지점으로부터 돌출되는 12개의 fiber로 구성된다. Fiber는 세포에 존재하는 바이러스 수용체에 부착하여 감염을 유발시키는 기능을 가지고 있다.

아데노바이러스 2형 구조 ()

아데노바이러스의 유전체는 선형의 이중 가닥 DNA로 크기는 약 26~45 kb이다. 이들은 약 20개의 초기유전자와 15개의 후기유전자를 구성하며 초기유전자는 DNA 복제에, 후기유전자는 비리온 합성에 관여한다.

아데노바이러스는 숙주의 복제 기구를 이용하여 척추동물의 핵 속에서 복제될 수 있다. 아데노 바이러스의 생활 주기는 초기단계와 후기단계로 나뉜다. 두 단계 모두에서 숙주의 리보솜과 호환 가능한 일차 전사체가 형성되며 단시스트론 mRNA로 alternative splicing 된 후에 번역된다. 초기유전자들은 주로 비구조, 조절 단백질들을 암호화하며 DNA 합성에 필요한 숙주 단백질 및 바이러스 유전자의 활성화를 유도하고 감염 세포의 사멸을 막는 기능을 한다. 후기단계에는 DNA 복제에 의해 합성된 유전체를 포장할 수 있는 충분한 양의 구조단백질 합성이 주로 일어난다. 바이러스의 구성요소들이 성공적으로 복제되면 바이러스는 조립되어 세포용해를 통해 방출된다.

아데노바이러스는 호흡기를 통해 전파되기도 하나 소아에서 주된 전파 경로는 분변–경구 경로를 통해 전파된다. 지역에 따라 차이가 있기는 하지만 전 세계적으로 2형과 5형 아데노바이러스에 대한 항체를 많이 보유하고 있다. 출생 시에는 모체에서 받는 항체가 있어 항체 양성률이 매우 높으나 생후 6개월에서 1년 사이에 모체로부터 받았던 항체가 거의 사라지고 그 이후에는 서서히 아데노바이러스에 노출되어 7세가 되면 항체 양성률이 거의 성인 수준에 달한다.

아데노바이러스는 일반적으로 호흡기(1,2,5,6형), 눈(다양한 형), 장관계(12,18,52형)에 감염하여 증상이 나타난다. 그 외에도 방광, 간, 췌장, 심장근육, 뇌 등에 감염을 유발한다. 주로 소아에서 편도선염, 인후염과 같은 상부 호흡기 질병을 일으킨다. 코막힘, 콧물, 기침 등의 호흡기 증상 외에도 전신 쇠약감, 열, 오한, 근육통, 두통과 같은 일반적인 전신증상을 동반한다. 아데노바이러스 36형은 비만과 관계가 있는 것으로 알려져 있다.

아데노바이러스에 의한 호흡기 질환은 다른 바이러스 감염이나 폐렴구균 감염 등과 임상적으로 구분하기가 어렵다. 출혈성 방광염 또한 세균 감염이나 약물에 의해서도 유발되므로 임상적으로만 진단하기 어렵기 때문에 확진을 위해서는 바이러스를 분리 배양하거나 바이러스의 DNA나 단백질을 검출하여 진단하는 것이 필요하다.

호흡기 증상을 나타내는 성인 환자의 인두에서는 증상 발생 3일 이내에 바이러스 검출이 가능하고 인두결막염 환자에서는 코, 인두, 눈, 대변에서 3~5일 사이에 검출이 된다. 혈액에서 바이러스를 분리하고자 할 때는 백혈구만을 분리한 후 사용한다. 검체로부터 배양된 바이러스 또는 환자의 가검물에서 직접 채취한 세포에 바이러스에 대한 항체를 반응시켜 면역형광항체법으로 바이러스 단백질을 확인하거나, PCR이나 qPCR, 제한효소 절단 등을 사용하여 바이러스 유전자를 확인할 수 있다.

최근 항바이러스제가 개발되면서 아데노바이러스 각결막염이나 전신 질환에 대한 임상시험이 이루어지고 있으나 독성 등의 문제로 아직까지 승인된 치료제는 없으므로 증상을 완화시키는 치료를 실시한다. 미국에서는 4형과 7형에 대한 경구 투여 생백신을 개발하여 미군에게 사용하고 있지만 일반인에게 사용되는 백신은 없다.

이찬희/충북대학교, 송윤재/가천대학교

이충호/동국대학교

[1] A. J. Berk, "Adenoviridae", in Fields Virology, D.M. Knipe, P.M. Howley et al., Eds., pp.1704-1731, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA, 6^th edition, 2013.

[2] S. M. William and M. G. Ison, "Adenoviruses", in Fields Virology, D.M. Knipe, P.M. Howley et al., Eds., pp.1732-1767, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA, 6^th edition, 2013.