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사람 거대세포바이러스의 감염 메커니즘 밝혀지다
2018-10-19 16:19:43
김성은
▲사람 거대세포바이러스는 헤르페스바이러스의 일종이다. (출처=셔터스톡)

헤르페스바이러스과의 일종인 사람 거대세포바이러스(human cytomegalovirus)는 면역체계를 우회하는 것으로 알려져 있다. 하지만 임상의들은 지금까지 작용기제에 대해 알 수가 없었다. 하지만 최근 사람 거대세포바이러스의 메커니즘과 새로운 치료 모델이 개발됐다. 글래드스톤연구소(Gladstone Institutes) 연구팀은 이 병원균이 인체의 방어 체계를 공략하는 방법을 밝혀냈다. 이 바이러스는 자기 복제 방법을 사용해 환자를 쓰러뜨리고 있는 것이다.

사람 거대세포바이러스의 비밀

▲거대세포바이러스는 지리학 및 사회경제적 지위에 따라 유병률이 달라진다(출처=셔터스톡)

영국면역학회(British Society for Immunology)에 따르면, 사람 거대세포바이러스에 감염되면 병이 평생 지속된다. 이 바이러스의 유병률은 55~100%에 달하지만, 지리적 및 사회경제학적 요인 등에 따라 달라진다.

이 바이러스는 선천적 결손증, 이식 실패 및 여러 합병증을 유발할 수 있어 상당히 위험하다. 글래드스톤연구소 연구팀은 이 바이러스의 메커니즘을 연구해 사람의 면역체계를 우회할 수 있는 방법을 밝혀냈다. 즉, 사람 거대세포바이러스가 세포 장벽을 침투하는 법을 확인한 것이다.

보통 일반적인 바이러스는 유전적 물질을 숙주 세포에 주입해 세포 기능을 통제한다. 그리고 세포를 잠식한 바이러스는 보다 많은 바이러스 입자를 만들기 위해 이 미세한 세포 구조를 관리한다. 그리고 복제, 감염 및 반복이라는 주기를 되풀이한다. 그 결과, 면역체계는 괴사한 세포를 발견하고 이들을 제거하는 것이다.

하지만 사람 거대세포바이러스는 이처럼 기능하지 않는다. 사람 거대세포바이러스는 면역체계의 감시를 피하기 위해 두 가지 물질, DNA와 PP71이라는 단백질을 숙주 세포에 주입한다. 이 단백질은 숙주 세포 내에서 바이러스의 DNA를 자가 복제한 후 확산시킨다.

“사람 거대세포바이러스가 작동하는 방식은 상당히 효율적이지만 사람들이 해결할 수 없는 문제가 되기도 한다. PP71단백질은 바이러스를 복제할 수 있지만 몇 시간 후 결국 파괴된다. 그리고 새로운 바이러스가 만들어질 때까지 며칠이 소요된다. 그렇다면 이 같은 단백질이 사라진 후 바이러스가 얼마나 성공적으로 증식할 수 있는지 확인하는 것이 우리 연구의 1차 목표였다”라고 이번 연구의 선임 저자인 노암 바르디 박사는 설명했다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 PP71 단백질과 숙주세포 내에서의 작용을 조사했다. 그리고 이 단백질이 IE1이라는 단백질을 활성화한다는 것을 확인했다. 두 번째 단백질은 숙주 세포에서 바이러스 주기가 유지될 수 있도록 만드는 인자였다. 즉, PP71 단백질이 몇 시간 후 사라져도 활성화된 IE1 단백질은 바이러스 입자를 계속 생성하고 있었다.

바이러스 감염의 근본적인 이유는?

연구팀은 IE1 단백질이 바이러스 감염을 막을 수 없는 근본적인 이유인지 확인할 필요가 있었다. 따라서 합성 버전의 거대세포바이러스를 만들어 실험했다. 연구팀은 IE1 단백질의 수치를 조절해 합성 바이러스로 실험실 세포를 감염시키고 바이러스의 영향 및 단백질의 악화 속도를 관찰했다.

단백질이 기본 속도로 세포를 서서히 악화시키자 바이러스는 효과적으로 복제하기 시작했다. 그러나 단백질의 악화 속도를 인위적으로 높이자 바이러스는 감염 상태를 유지시킬 정도로 증식할 수 없었다. 따라서 연구팀은 거대세포바이러스가 성공적으로 자기 복제하고 감염 상태를 오래 유지하기 위해서는 IE1 단백질을 필요로 한다고 결론 내렸다.

“PP71단백질의 최초 신호 이후 어떤 메커니즘으로 바이러스가 복제를 오래 유지할 수 있는지는 명백하게 밝혀진 것이 아니다. 하지만 우리 연구팀은 이 바이러스가 주기를 통제할 수 있는 방법을 밝혀냈다”고 글래드스톤연구소 소장 레오 S. 와인버거 박사는 말했다.

▲이 질병에 걸릴 수 있는 사람 중 하나는 최근 이식 수술을 받은 사람이다(출처=셔터스톡)

사람 거대세포바이러스 감염과 관련된 질병

사람과 거대세포바이러스는 수년 동안 공존해오고 있다. 하지만 사람의 신체도 감염 수준을 유지할 수 있을 정도로 발달했다. 예를 들어, 바이러스 감염이 세포제멸사라는 프로그램된 세포사를 촉발할 수 있지만, 이와 동시에 포식세포에 경고 신호를 보내 감염을 억제하는 것이다. 하지만 문제는 ▲태아 및 신생아 ▲최근 장기 이식 수술을 받은 사람 ▲만성 질환을 앓고 있는 사람 ▲후천성 면역결핍증후군이 있는 사람 ▲이미 감염된 사람처럼 면역 기능이 제대로 기능하지 못하는 사람이나 면역체계가 약한 사람들이다.

연구팀은 이번 연구 결과를 토대로 거대세포바이러스와 다른 바이러스에 대한 새로운 치료법을 개발할 수 있는 공론의 장을 마련하길 바라고 있다.

[메디컬리포트=김성은 기자]


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