증가하는 수두 바이러스의 위협에 대한 관점

네이처 미생물학(Nature Microbiology) 에 게재된 논문에서 미국 국립 알레르기·감염병 연구소(NIAID) 산하 바이러스 질환 연구실의 버나드 모스는 인수공통전염병인 천연두(이전 명칭: "원숭이 수두")의 원인인 MPX 바이러스에 대한 과학적 지식을 요약하고 논의합니다. MPX 바이러스의 전 세계 유병률이 갑작스럽고 우려스럽게 증가(1970년에서 1979년 사이 38건에서 2022년에서 2023년 사이 91,000건 이상으로 증가)하고, 성 접촉을 통한 전파(주로 동성 간 성관계[MSM])가 처음으로 보고됨에 따라, 이 질병은 현재 세계보건기구(WHO)의 외부 상황 보고서 #30 에 포함되어 있으며, 새로운 감염 사례에 대처하기 위해 이 바이러스에 대한 더 깊은 이해의 필요성을 강조하고 있습니다.

본 종설 연구는 MPXV의 생물학 및 유전학, 역학, 잠재적 동물 숙주, 기능 유전학, 그리고 질병 확산을 억제하기 위한 연구에 동물 모델을 활용할 가능성을 검토합니다. 본 논문은 이 분야에 대한 현재 과학적 지식의 부족과, 질병과 인간 간의 상호작용 기전을 규명하기 위한 추가 연구의 필요성을 강조하며, 특히 알려진 세 가지 MPXV 유형(1형, 2a형, 2b형)의 작용 기전을 해석하는 데 중점을 둡니다.

MPXV란 무엇이고, 의사들이 이 질환에 대해 우려하는 이유는 무엇입니까?

원숭이두바이러스(MPXV)는 오르토폭스바이러스속(Chordopoxvirinae아과)에 속하는 두바이러스과의 인수공통감염병 병원체입니다. 이 바이러스는 천연두 바이러스(VARV, 천연두의 원인체), 우두 바이러스(CPXV), 그리고 설치류 질병인 쥐두의 원인체인 엑토멜리아 바이러스(ECTV)와 밀접한 관련이 있습니다. MPXV는 1958년 사육 중인 사이노몰구스 원숭이에서 처음 분리 및 기술되었으며, 1970년대 초 중부 및 서부 아프리카에서 사람 감염 사례가 확인되었습니다.

현재 박멸된 천연두만큼 임상적으로 독성이 강하지는 않지만, 천연두는 홍반성 피부 병변, 고열, 수포농포성 발진, 림프절 종대 등의 증상을 보이는 것으로 알려져 있습니다. 이 질병의 치사율은 서아프리카에서 3.6% 미만, 중앙아프리카에서 10.6%로 보고되었습니다. 놀랍게도, 보고된 천연두 환자 수는 1970년에서 1979년 사이 38명에서 2022년에서 2023년 사이 91,000명 이상으로 급격히 증가했습니다. 이전에는 중앙아프리카와 서아프리카에만 국한되었던 이 질병은 현재 영국, 이스라엘, 미국, 싱가포르를 비롯하여 2023년 11월 기준 전 세계 111개국에서 확인되었습니다.

전 세계적으로 유병률 증가, 사람 간 전파 감지, 그리고 사망률 증가(2022-23년 사이 167명 사망 확인)로 인해 세계보건기구(WHO)는 MPXV를 "국제적 공중보건 비상사태"로 선포하고 외부 상황 보고서 #30에 포함시켰습니다. 안타깝게도 이 질병의 오랜 역사에도 불구하고 MPXV에 대한 연구는 여전히 부족합니다. 본 검토는 세 가지 알려진 MPXV 계통군의 역학에 대한 기존 과학 문헌을 종합, 수집 및 논의하여 임상의와 정책 입안자들에게 질병 확산을 억제하고 천연두와 유사한 수준의 박멸을 달성하는 데 필요한 정보를 제공하는 것을 목표로 합니다.

생물학, 유전학 및 기능 유전학 MPXV

다른 모든 천연두 바이러스와 마찬가지로 MPXV는 생존과 복제를 위해 숙주 세포(주로 포유류)의 세포질을 이용하는 대형 이중 가닥 DNA 바이러스입니다. MPXV 특이적 연구가 부족한 점을 고려할 때, MPXV 생물학에 대한 우리의 이해는 백신 바이러스(VACV)의 생물학, 역학 및 기능 유전학에 대한 관찰에 기반하고 있습니다. 간단히 말해, 바이러스는 먼저 숙주 세포에 결합하여 세포막과 융합한 후 핵을 세포질로 방출합니다. 이러한 방출은 바이러스 mRNA의 전사를 유발하는데, 이 mRNA는 1. 바이러스 유전체 복제 효소, 2. 중간 전사 mRNA, 그리고 3. 숙주의 면역 회피 및 방어를 위한 표면 단백질을 암호화합니다.

바이러스 진화 속도는 주로 돌연변이율에 의해 결정됩니다. 폭스바이러스 교정 DNA 중합효소는 오류율이 낮으며, 인간의 VARV와 침팬지의 MPXV 분석 결과, 각각 부위당 연간 1×10−5와 2×10−6의 뉴클레오타이드 치환이 나타났습니다. 이 비율은 SARS-CoV-223과 인플루엔자 바이러스24에서 추정되는 부위당 연간 0.8–2.38×10−3과 2×10−3의 뉴클레오타이드 치환보다 상당히 낮습니다. 시험관 내 연구에 따르면 오르토폭스바이러스에서 일시적인 유전자 복제(아코디언 모델이라고 함)가 추가 돌연변이 발생에 앞서 나타나 숙주의 항바이러스 방어에 대한 적응을 가속화할 수 있는 것으로 나타났습니다.

최근 유전학 연구에 따르면 이전에 단일 MPXV 균주로 추정되었던 것이 실제로는 세 개의 분기군으로 구성되어 있는 것으로 나타났습니다. 분기군 1은 주로 중앙아프리카 국가에서 발견되고, 분기군 2a와 2b는 주로 서아프리카에서 발견됩니다. 분기군 간 유전체 차이는 4~5%(분기군 1 대 분기군 2a/2b)이며, 분기군 2a와 2b 간에는 약 2%입니다.

"클레이드 간 대부분의 차이는 비동의적 뉴클레오타이드 다형성이며, 복제 또는 숙주 상호작용에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 숙주 상호작용 유전자의 보존된 길이에서 알 수 있듯이, 클레이드 I, IIa, IIb의 거의 모든 유전자는 온전한 것으로 보입니다."

기능 유전학 연구에 따르면 삭제로 인해 비인간 영장류(NHP) 모델에서 바이러스 복제가 크게 감소하는 것으로 나타났지만, 이 과학 분야는 아직 초기 단계이며 유전적 개입을 사용하여 MPXV를 퇴치하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.

역학 및 동물 보균자

2018-19년과 2022-23년의 최근 전 세계적 발병 이전까지 MPOX 사례는 주로 중부 및 서부 아프리카 지역에 국한되었습니다. 그러나 이 지역의 내전, 외딴 시골 지역의 의료 검사 시설 부족, 그리고 MPOX가 박멸되기 전에 천연두로 오인된 사례 등으로 인해 MPOX 유병률 추정치는 과소평가된 것으로 여겨집니다.

콩고민주공화국에서는 의무적이지만 확진 사례는 아닌 사례 보고가 증가 추세를 보였습니다. 1970-1979년 38건에서 2010-2019년 18,788건, 2020년 6,216건으로 증가했습니다. 2023년 1월 1일부터 11월 12일까지 12,569건의 사례가 보고되었습니다. 중앙아프리카 공화국, 카메룬, 콩고, 가봉, 남수단 등 보고가 의무적이지 않은 다른 중앙아프리카 국가에서는 이보다 적은 사례가 보고되었습니다. 1차 인수공통감염은 열대우림에서 야생동물의 사냥, 가공 또는 섭취를 통해 발생하는 것으로 추정됩니다.

MPXV 감염 경로는 동물을 통한 감염이 가장 흔한 것으로 여겨지며, 그 다음으로는 동성 성교 남성(MSM)입니다. 사육 중인 아시아 원숭이가 최초로 확인된 MPXV의 감염원이었지만, 야생 원숭이 연구에서는 아시아에서 감염된 개체군을 찾아내지 못했습니다. 이와는 대조적으로, 중앙아프리카와 서아프리카 저지대에서는 이 질병에 감염된 설치류(주로 수목성), 원숭이, 박쥐의 대규모 개체군이 발견되었습니다. 이 질병의 주요 인수공통전염병 감염원으로 여겨지는 푸니스키우리스속(Funisciuris)과 헬리오스키우리스속(Heliosciuris) 설치류에서 유병률이 가장 높았습니다.

MPXV가 발견된 지 수십 년이 지났지만, 이 질병과 바이러스 기전에 대한 우리의 지식은 여전히 매우 부족합니다. MPXV의 생물학적 특성, 특히 숙주의 면역 회피 및 상호작용에 대한 향후 연구는 특히 아프리카에서 이 바이러스의 전파를 억제하는 데 도움이 될 것입니다.

"향후 MPXV 발병을 더 잘 관리하거나 예방하기 위해서는 백신과 치료제의 보다 공평한 분배, MPXV 역학에 대한 더 나은 이해, 인간에게 MPXV를 전파할 수 있는 동물 MPXV 보유 바이러스의 식별, 그리고 인간 간 전파에 대한 더 나은 이해가 필요합니다."