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서남아시아를 중심으로 발견된 신종 코로나바이러스의 특성
  • 작성일2013-04-05
  • 최종수정일2013-04-05
  • 담당부서감염병감시과
  • 연락처043-719-7179
서남아시아를 중심으로 발견된 신종 코로나바이러스의 특성
Characterization of Newly Discovered Coronavirus in Southwest Asia

국립보건연구원 감염병센터 호흡기바이러스과
강혜지

Ⅰ. 들어가는 말


  코로나바이러스는 외피가 있는 단일가닥의 양성 RNA 바이러스이며 게놈 크기는 25-32kb로 지금까지 알려진 RNA 바이러스 중에서는 비교적 큰 바이러스에 속한다. 외피에 곤봉모양의 돌기인 스파이크(spike) 단백질이 박혀 있어 화염 또는 왕관 모양의 특이적 구조를 가지고 있으며 라틴어 Corona로 부터 바이러스 이름이 유래되었다고 한다. 1937년 닭에서 처음으로 발견된 후 박쥐, 새, 고양이, 개, 소, 돼지, 쥐 등 다양한 조류와 동물에서 발견된 코로나바이러스는 4개의 그룹(Alpha-, Beta-, Gamma-, Deltacoronavirus)으로 나누어진다. 알파와 베타코로나바이러스 그룹은 포유류에 주로 감염되고 감마와 델타코로나바이러스 그룹은 조류에서 찾을 수 있다. 코로나바이러스는 동물들에서 위장병 및 호흡기질환과 같은 다양한 질환을 일으킬 수 있다고 알려져 있다. 사람에게 감염되는 사람 코로나바이러스는 1960대 발견된 HCoV-229E와 HCoV-OC43, 사스 대유행 이후 발견된 HCoV-NL63(2004년)과 HCoV-HKU1(2005년)로 이들은 일반적으로 상기도감염증과 관계가 있다고 알려져 있으나 면역결핍환자들에게는 심각한 폐질환을 유도하기도 한다. 주로 겨울이나 이른 봄에 코로나바이러스에 대한 감염률이 증가된다고 보고되고 있고, 성인 감기환자 중 코로나바이러스가 원인 병원체인 비율이 상당히 높다고 알려져 있다. 2003년 중증급성호흡기증후군(Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS)을 일으키는 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)가 처음 발견되었으며 세계보건기구(WHO)보고에 따르면 2002년에서 2003년 동안 전 세계적으로 8,273명의 환자와 775명의 사망자(치사율 약 10%)가 발생하였고, 2004년까지 추가적인 환자 발생과 사망자가 보고되었다[1].

  2012년 9월 사스와 유사한 고열, 기침, 호흡곤란 등의 호흡기 증상을 나타내는 중중 호흡기질환 환자가 발생하였고, 이 원인 병원체는 기존의 알려진 바이러스와는 다른 신종 코로나바이러스(HCoV-EMC)로 밝혀졌다. 2012년 9월 23일 보고된 사우디아라비아 여행력이 있는 49세 카타르 남성은 9월 초 카타르에서 호흡기 증상으로 입원, 9월 11일 증상 악화로 영국 런던으로 이송된 사례이다. 검사결과 3개월 전 카타르에서 호흡기 증상으로 사망한 사우디아라비아 60세 남성 환자에서 분리된 바이러스와 99.5%의 뉴클레오타이드 상동성이 확인됨으로써 신종 코로나바이러스 감염이 확인되었다[2]. WHO는 이 사례를 통해 신종 코로나바이러스 감염에 대한 첫 번째 국제적 경고를 발령하였고 그 뒤 추가적으로 신종 코로나바이러스 감염 사례들이 보고되기 시작하였다. 계속적인 신종 코로나바이러스 환자 보고로 사스 대유행과 마찬가지로 전 세계가 공중보건학적 위험에 직면하게 될지 모른다는 우려가 높아졌다.

  이 글에서는 최근 국제적으로 이슈가 되고 있는 신종 코로나바이러스에 대해 알아보고 이 새로운 바이러스의 발견을 통한 공중보건학적 의의를 살펴보고자 한다.


Ⅱ. 몸 말


1. 신종 코로나바이러스 특성

  신종 코로나바이러스는 작년 9월 중동 지역에서 처음 보고된 이후, 지금까지 17명을 감염시키고 11명을 사망에 이르게 하였다(Table 1).

  사스의 사망률은 약 10%로 알려져 있지만 신종 코로나바이러스는 현재까지 발생한 사망자로 추산한 결과 64.7%의 높은 치사율을 나타내고 있다. 사스와 마찬가지로 고열과 기침, 호흡곤란 등의 심각한 호흡기 증상을 일으키는 것으로 알려져 있으며 일부에서는 신부전증을 동반하는 것으로 확인되었다.
 
  신종 코로나바이러스는 발견이후에 전장 유전자가 빠르게 밝혀졌고, 기존에 발견된 다른 코로나바이러스와 계통‧유전학적 분석에 의해 베타코로나바이러스의 C 그룹에 속한다는 것이 보고되었다(Figure 1), [3]. 베타코로나바이러스 그룹에 속하는 것으로는 사스 코로나바이러스 그리고 사람 코로나바이러스인 HCoV-HKU1과 HCoV-OC43이 알려져 있다[4]. 신종 코로나바이러스 게놈은 30,119 뉴클레오타이드와 적어도 10개의 ORF(open reading frames)를 가지고 있다고 밝혀졌는데, 이런 신종 코로나바이러스는 박쥐 코로나바이러스인 BtCoV-HKU4, BtCoV-HKU5와 유전학적으로 가장 유사하다고 한다[3, 5, 6]. 이 두 박쥐 코로나바이러스는 2006년에 홍콩에서 채집된 박쥐로부터 처음 알려지게 되었고, 신종 코로나바이러스와는 각각 75%와 77%의 아미노산 서열의 상동성을 보이는데 spike와 envelop 유전자 부위에서 가장 큰 차이를 보이고 있다고 한다[7]. 신종 코로나바이러스는 현재까지 6번째로 알려진 사람 코로나바이러스로 베타코로나바이러스 C 그룹에서는 첫 번째로 발견된 사람 바이러스이다.

2. 신종 코로나바이러스와 사스 코로나바이러스

  신종 코로나바이러스 초기 확진환자 발생 당시 환자의 임상증세가 사스와 상당히 유사했기에 사스 코로나바이러스와 상당한 연관성을 가지고 있지 않을까 하는 우려가 있었으나, 전장 유전자가 분석된 이후 분자 유전학적으로 사스 바이러스와는 상당한 차이를 보이는 새로운 바이러스라는 것이 밝혀졌다. 우선 신종 코로나바이러스는 사스 코로나바이러스와는 55% 정도의 낮은 뉴클레오타이드 상동성을 보였으며, 계통학적 분석에 있어서도 두 바이러스는 서로 다른 진화적 차이를 보였는데, 사스 코로나바이러스는 베타코로나바이러스의 b 그룹에 신종 코로나바이러스는 베타코로나바이러스의 c 그룹에 속해 있었다(Figure 1), [3]. 또한 사스와 신종 코로나바이러스는 세포내로 들어가는 경로도 차이를 보이는데 사스 바이러스는 사람 기도의 섬모세포에 분포되어 있는 ACE2 수용체를, 신종 코로나바이러스는 비섬모세포내 DDP4(CD26이라고도 불림)를 이용한다. 두 수용체 모두 사람의 상기도 보다는 하기도에 많이 분포하고 있고, 신종 코로나바이러스와 사스 바이러스가 높은 치사율을 나타내기는 하나 폐렴으로 진행된 후 큰 비말을 통해서 전파가 이루어져야 하기에 인플루엔자나 홍역 경우처럼 에어로졸에 전파되는 질환에 비교하여 전염성은 그만큼 떨어질 수 있다는 것을 제시한다[8, 9]. 그러나 사스환자 발생의 경우를 보면 사스환례에 밀접하게 노출되는 경우나 호흡기비말의 에어로졸화를 유발하는 환경에서는 그 전파력은 상당히 높아 질 수 있기에 감염성 위험은 여전히 높다고 할 수 있다.

3. 신종 코로나바이러스 실험실 진단

  신종 코로나바이러스는 환자의 객담 검체로부터 분리하여, 원숭이의 신장 세포인 Vero와 LLC-MK2에서 배양이 가능하다고 알려져 있고, 감염 후 1-2주 뒤에 세포 병변 효과를 관찰할 수 있다고 한다[10]. 신종 코로나바이러스는 WHO를 통해 감염사례가 알려진 후 빠르게 진단법이 개발이 되었고, 현재 확진 진단으로 권고되고 있는 방법은 실시간 유전자 진단법(real-time PCR)으로 임상 검체(주로 인후도찰물)로부터 추출한 바이러스 핵산을 이용하여 신종 코로나바이러스에 특이적인 유전자를 실시간으로 검출하는 방법을 이용한다[11]. 또한 신종 코로나바이러스 감염에 대한 실험실 진단을 위해 추가적인 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR)과 혈청학적 진단법이 계속적으로 개발되고 있다[12]. 현재 우리나라는 질병관리본부 국립보건연구원 호흡기바이러스과를 통해 신종 코로나바이러스에 대한 실시간 유전자 진단법과 RT-PCR법을 확보하여 신종 코로나바이러스 감염환자 진단 체계를 확립한 상태이다.

4. 신종 코로나바이러스 기원 및 위험인자

  신종 코로나바이러스의 최초 감염원이 무엇인지 어떤 방법으로 사람에게 전파되어 병을 일으키게 되었는지에 대해서는 아직까지 밝혀져 있지 않다. 다만 발생한 신종 코로나바이러스 확진 환자 중 2명의 사례는 농장방문과 동물접촉 사실이 밝혀졌다[2, 13]. 이것은 신종 코로나바이러스의 인수공통감염 가능성을 보여주고 있으며, 또한 박쥐 코로나바이러스와 분자유전학적으로 가장 유사하다는 것 역시 이 신종 코로나바이러스가 아마도 박쥐로부터 유래되었을 것이라는 추측을 가능하게 한다. 사스 코로나바이러스 역시 기원은 박쥐로부터 시작되었을 것이라고 알려져 있다. 아마도 중간숙주 동물(사향 고양이로 알려짐)에 감염이 된 후 유전자 재조합이나 작은 돌연변이를 일으켜 사람의 폐세포에 있는 수용체(ACE2 receptor)를 이용할 수 있는 사람에게 적응된 바이러스(human-adapted virus)로 바뀌게 되었고, 사람 감염까지 가능하게 했을 것이라고 한다[9]. 그러나 신종 코로나바이러스의 경우 현재까지 박쥐로부터 유래되었다는 가능성만 있을 뿐 직접적으로 사람에게 전파되었을지 아니면 중간 숙주의 개입이 있었는지 대한 정확한 경로는 밝혀지지 않은 상태이다. 최근 연구결과에 따르면 신종 코로나바이러스는 사람뿐 아니라 박쥐 세포에 감염력을 가지고 있는 것이 확인되었다[7]. 이것은 아마도 신종 코로나바이러스가 사스 바이러스와 다르게 어쩌면 중간 숙주 없이 직접적으로 사람에게 전파되었을 가능성도 제시하고 있다.

  최근 신종 코로나바이러스의 주요 침입 경로가 세포 표면에 발현되어 있는 단백질 DPP4(Dipeptidyl peptidase 4)라는 것이 확인 되었다. DPP4 수용체는 상기도보다는 하기도에 있는 평활근 세포의 표면에 많이 분포되어 있는데 이것은 신종 코로나바이러스가 감기를 일으키는 다른 코로나바이러스와는 달리 코나 목이 아닌 폐에 문제를 일으키는 이유를 설명해 준다. 또한 DPP4 수용체는 집박쥐(pipistrelle bat)도 가지고 있다는 사실이 밝혀졌는데, 사람 DPP4는 박쥐의 DPP4와 아미노산 서열의 상동성이 상당히 높다고 한다. 이런 사실로 미루어보아 박쥐로부터 신종 코로나바이러스가 유래되었을 가설은 상당한 신빙성을 가지게 되었다[14].

  사스 코로나바이러스, 에볼라 바이러스, 니파 바이러스, 라싸 바이러스 등에서 보듯이 박쥐는 치명적인 바이러스들의 중요한 병원소로 알려져 있으며, 최근 박쥐에서 신종 인플루엔자바이러스, 한타바이러스의 검출도 보고되고 있다. 이렇게 박쥐가 여러 바이러스들과의 관련성이 밝혀지면서 유행성 바이러스들의 중요한 최초 감염원으로 중간 숙주를 통해 또는 직접적으로 사람에게 전파되어 병을 일으킬 수 있는 가능성이 큰 위험인자로 보여 지고 있다[15].
  박쥐는 비슷한 크기의 동물들 중 그 수명이 상대적으로 길고, 날아다니는 포유류들 중에서는 가장 선조격 포유류에 속한다고 알려져 있다. 이런 박쥐는 많은 감염병 바이러스를 가지고 있으면서도 병을 일으키지 않고 감염문제를 잘 처리하고 있다고 하는데, 이는 감염과 관련하여 면역반응을 일으키는 유전자의 부재 때문이라는 보고가 있다. 바이러스의 감염에 의해 숙주가 죽게 되는 것은 숙주 자신의 면역 반응 때문인데, 박쥐의 경우는 감염에 의한 염증반응을 억제할 수 있고 그 이유로 많은 바이러스를 운반할 수 있으나 자신에게는 병을 일으키지 않을 수 있다는 것이다[15, 16].

5. 신종 코로나바이러스의 사람 간에 전파

  농장방문과 동물접촉이 확인된 두 감염사례를 제외한 다른 신종 코로나바이러스의 확진 환자들은 동물접촉 사례가 전혀 없는 것으로 확인되었다. 따라서 사우디아라비아의 가족 사이에서 환자발생 경우나 요르단의 병원 의료진의 감염사례, 최근 발생한 영국 가족 간의 감염 사례는 신종 코로나바이러스의 사람과 사람 사이의 전파 가능성을 강력하게 시사하고 있다. 특히나 영국에서 발생한 감염사례의 경우는 사우디아라비아와 파키스탄 여행력을 가진 신종 코로나바이러스 감염 환자로부터 가족 내 감염이 발생한 것으로 추정되는 사례로 환자와 함께 집에 있었던 가족과 환자가 입원 후 병문안을 간 가족이 차례로 신종 코로나바이러스 감염이 확인되었다. 이들은 동물과 접촉한 사실도 없었고 최근 사우디아라비아를 비롯한 다른 나라를 방문한 사실도 없었다고 알려지고 있다[7, 17]. 이런 사실들은 신종 코로나바이러스가 사람간의 전파를 일으킬 수 있다는 사실에 무게를 실어주고 있다. 그러나 현재까지 신종 코로나바이러스의 감염환자 발생률이 그리 높지 않다는 점과 감염이 확인된 환자들과 가까운 접촉을 이룬 사례들이 많이 알려졌음에도 불구하고 그들에게 병이 전파되지 않았다는 점 등에서 이 신종 코로나바이러스의 감염력이 그리 높지 않거나 사람 간에 전파가 제한적이라는 것을 알 수 있다.


Ⅲ. 맺는 말


  전체 감염병 중에서 동물이 사람에게 전파하는 감염병이 약 70%정도로 많은 부분을 차지하고 있다[3]. 동물과 사람 즉, 종간을 넘나드는 바이러스의 출현은 상시 존재하며 확고한 숙주의 특이성을 가진다고 알려진 코로나바이러스임에도 불구하고 최근 발견된 신종 코로나바이러스는 사람, 박쥐, 원숭이, 돼지에게 감염될 수 있는 특성을 가진다[7]. 이것은 신종 코로나바이러스가 수월하게 종간전파를 할 수 있음을 제시하고 있다. 동물에서 사람에게 전해진 신종 또는 변종 바이러스가 감염을 통해 어떤 병을 일으킬 지는 예측 불가능하다. 2003년 사스, 2009년 신종 인플루엔자의 대유행으로 우리는 이런 신․변종바이러스가 공중보건에 상당한 위험을 가할 수 있다는 것을 경험하였고, 최근 일어난 신종 코로나바이러스 감염환자 발생은 이런 바이러스들의 대유행 사태가 다시 일어날 수 있는 가망성을 제시함과 더불어 그 위험성을 재확인할 수 있었다. 이런 신․변종 병원체에 의한 감염병 발생 가능성은 계속적으로 생겨날 것이며, 또한 점차 늘어나는 국가 간 무역 및 교류의 증가는 이런 병원체의 유입 및 전파에 있어 큰 영향을 미칠 것으로 예상되어 진다. 따라서 신․변종 병원체에 의한 감염병 발생에 대응할 수 있는 역량을 키우기 위해 병원체의 신속한 진단을 위한 진단, 탐지 신기술 개발 및 바이오 마커 발굴, 감염성 병원체와 숙주간의 상호작용 연구를 통한 감염 숙주내 발생하는 면역 및 감염기전 분석, 감염성 병원체의 특성 및 병원성 기전 규명 연구를 바탕으로 감염 경로를 차단 할 수 있는 시스템 개발 등이 선행되어야 하겠다. 또한 발생된 유행 감염병의 해외유입 및 국내 전파 제어에 앞서 정보 확보를 위한 국제 협력연구 체계 공조 강화 및 네트워크 구축, 감염병의 신속 치료 및 확산 방지를 위한 임상연구 네트워크 구축 및 대응 표준 프로토콜 연구도 중요하다고 하겠다. 그러나 가장 우선시 되어야 할 것은 신․변종 병원체에 의한 감염병 발생의 위험성을 인지하고 감염병 발생 대응을 위한 범국가적인 차원에서의 지원 및 투자가 필요하다.


IV. 참고문헌


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