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인간과 바이러스의 전쟁 (2) ; 21세기에는… 본문듣기

작성시간

  • 기사입력 2020년03월27일 17시07분
  • 최종수정 2020년03월26일 11시46분

작성자

  • 오태광
  • 한국생명공학연구원 연구정책위원, 전 한국생명공학연구원장

메타정보

본문

  21세기 들어 편리한 교통수단의 발달로 더욱 가까워진 지구촌을 만들어 빈번한 물류이동으로 눈부신 경제적 발전을 이룩했다. 하지만 이는 감염 병 입장에서는 빠른 전파를 할 기회를 만들어 준 셈이 됐다. 산업의 발달에 따른 극심한 오염, 삼림 파괴 등 환경변화는 바이러스의 변이(變異)를 유발하는 인자(因子)로 작용할 수 있어서 감염 병 문제 해결에 더 큰 숙제를 만들고 있다. 

 

 21세기의 많은 감염 병 바이러스는 주로 박쥐를 매개(Bat born virus)로 발생하는데 박쥐는 보통 포유류와는 다르게 체온이 2-3℃높아서 항바이러스 능력을 가지고 있어서 체내 150~200여 종의 바이러스가 공존하고 있다고 알려져 있다. 박쥐 종(種)의 다양성이 포유류에서 1/5를 차지할 정도로 다양하여 현재 1,100종 이상 존재하고 있다. 또 산업개발, 벌목 등 생태계 파괴로 서식지를 잃은 박쥐와 인간의 접촉이 많아졌고, 특히 인간과 함께 가까이서 생존하는 원숭이, 돼지, 고양이, 조류, 낙타 등 동물을 박쥐가 감염시켜서 새로운 변종 바이러스가 만들어 지고 있다. 

 

 

일부 국가에서는 박쥐육포가 기침, 설사 약이고 정력에 좋은 강장식품으로 팔리면서 박쥐 몸속 바이러스가 직접 인간에 침입할 기회도 만들어 준다. 박쥐를 1차 숙주로 한 바이러스는 원숭이(에볼라), 사향고양이(사스), 돼지(니파), 낙타(메르스)의 2차 숙주를 거치면서 더욱 강력한 21세기 신종 바이러스로 변신하여 인류의 생명을 위협하고 있는 실정이다. 

 

에볼라 - 지카 - 코로나 바이러스의 엄습, 세계를 공포 속으로

 

 20세기 감염병의 주역격인 인플루엔자 바이러스에서 21세기에 들면서 코로라 바이러스, 에볼라 바이러스, 지카 바이러스로 다양하게 바뀌고 있다. 

 

 2002년 겨울에서 2003년 7월까지 중국 광동 성에서 코로나바이러스인 SARS (사스 : Severe Acute Respiratory Syndrome) 바이러스가 발생하였다. 사스 바이러스는 주로 성인에게서 발병하는데, 일반적으로 젊은 사람일수록 면역력이 높아 치사율(Fatality rate)이 낮지만 치사량의 전체평균은 약 11%에 달하고, 기저질환이 있는 경우 사망률이 훨씬 높다. 

 

중간 숙주 동물은 박쥐와 사향고양이로 알려지면서 한때 중국에서는 중간 숙주로 알려진 사향고양이를 죽일 정도로 심각했고 다른 감염 병의 경우와 마찬가지로 생필품 사재기, 학교의 휴교령, 마을폐쇄등과 같은 엄청난 사회적 경제적 혼란을 야기 시켰다. 사스 감염 시 가장 큰 문제점은 초기 대응의 실패와 발생되는 감염에 대한 정보차단으로 더욱 많은 확산이 일어났다고 보고한다. 사스는 전 세계에 8,098명(중국 5,327명)의 감염자가 발생하였고, 774명(중국 348명)이 사망하여 최종 현재(2020.3) 공식 보고된 치사율은 9.6%이다.   

 

  2014년에는 전혀 다른 아주 무시무시한 바이러스인 에볼라 바이러스(Ebola)가 서아프리카 에서 발생하여 전 세계로 감염이 전파되었다. 사실은 에볼라는 1976년 콩고민주공화국과 수단에서 처음 발생했지만 단지 사람과 유인원에 급성 열성 출혈병을 일으켜, 피해는 크지 않았다.  그때의 에볼라 공포가 거의 잊어지고 있을 무렵인 2014년 기니에서 집단 발생하면서 라이베리아, 영국, 유럽, 미국으로 감염되어 유행지역이 급격히 확장되었던 것이다. 

 

 에볼라는 무려 50~90%의 치사율을 가지는 공포의 감염 병이지만 더 무서운 것은 감염되고 잠복기간 동안(2-19일)에는 별다른 특징이 없어서 확산이 아주 큰 감염 병이다. 전 세계 총 34,153명이 감염되었고 15,158명이 사망한 최악의 치사율을 가진 감염 병 바이러스였고, 최종 현재 (2020.3) 공식 보고된 치사율은 43.9%이다. 다행히도 1976년에 발생한 에볼라 바이러스는 아프리카, 영국, 유럽, 러시아, 미국에 대규모로 감염되었지만 동북아시아에는 감염이 되지 않아서 우리나라는 피해가 없었다. 

 

 에볼라 바이러스에 대한 백신은 머크(MSD)가 20여 년간 끈질긴 연구로 작년(STAT,2019.11)에 유럽에서 사용 승인받았고 상업적 생산품도 기부와 병행하여 아주 낮은 가격으로 공급할 예정이라는 좋은 긴급뉴스(Breaking News)가 보도된 바 있다.   

 

 문제는 치명적인 에볼라 바이러스의 공격을 받은 공포심을 떨쳐버리지도 못한 2015년 또 다른 새로운 바이러스인 지카(Zika virus,ZIKV)가 전 세계를 공포에 떨게 하였다. 지카 바이러스는 1947년 우간다 지카 숲의 원숭이에서 처음 발견하였고, 인체 감염은 1954년 나이지리아 소녀의 혈청에서 분리되어 감염을 확인하였다. 중간숙주체로는 20여종의 모기 종이 보고되었고, 이 가운데 흰줄 숲 모기(Ades mosquito)가 주 매개체로 추정됐다.

 

 적도(赤道) 부근의 아프리카를 기점으로 하여 남아시안 국가로 감염이 확대되었고, 점차 적도를 중심으로 서진(西進)하여 태평양의 섬들을 거쳐 최종 남아메리카 국가까지 퍼지게 되었다. 감염되어도 별다른 증세가 없지만, 임신한 여자에게 감염될 경우는 머리가 작은 소두증(小頭症)의 신생아를 출산하게 된다. 2015년 8월부터 10월까지 소두증 신생아가 54건 출산되어서 2016년 WHO는 공중보건 긴급사태를 선언하였다. 

2016년 중남미 20여 개국으로 감염이 확대  되었지만 숙주인 모기만 주의하면 쉽게 방제를 할 수 있었다. 하지만 2016년 브라질 하계 올림픽은 지카 바이러스로 인하여 개최하는데 큰 장벽이 되었지만 비교적 경미한 피해로 진정되어 성공적으로 2016년 하계올림픽을 마칠 수 있었다. 

 

   사스와 같은 가족인 메르스 코로나 바이러스(MERS-CoV)는 중동호흡기증후군 (메르스)이란 이름으로 2012년 4월 사우디아라비아등 중동지역에서 박쥐-낙타를 중간 숙주로 전파되는 급성호흡기 감염 병이다. 전 세계는 현재까지 2,494명이 감염되어 858명이 사망한 치사율이 34.4%인 무서운 감염 병이다. 사스에 비해서 높은 치사율을 나타냈지만 우리나라에서는 2015년 5월 첫 감염자가 발생한 후 총 186명이 감염되었고 38명이 사망하여 20.3%의 치사율을 나타냈고 철저한 방역으로 발생 38일 만인 2015년 10월 16일  메르스 감염은 공식적으로 종료할 수 있었다. 

 

신종 코로나바이러스19(COVID 19)의 확산, WHO '팬데믹'을 선언하다

 

  21세기가 시작되고 코로나바이러스에 의한 감염 병은 사스와 메르스의 두 차례에 걸친  큰 고통을 당했는데도 불구하고 2019년 12월 중국 후베이(湖北)성 우한(武漢)에서 새로운 유형의 코로나바이러스(SARS-CoV-2, COVIO 19)에 의한 호흡기 감염질환이 발생하였다.  2020년 1월 21일 우한 의료진 15명이 확진판정을 받으면서 WHO는 2020년 1월30일 국제적 공중보건 비상사태 (PHEIC)를 선포하였고, 중국을 시작으로 동남아, 우리나라, 일본, 미국, 유럽 등 전 세계로 확산되어 WHO는 3월11일 세계적으로 대유행인 펜더믹을 선포하였다. 

 

 현재 (2020년 3월25일, 12시) 전 세계 194개 국으로 감염이 확대되었고, 확진환자가 366,117명, 사망자 16,121명이고 우리나라도 9,037명 확진 환자 중 120명이 사망하였다. 전 세계의 확진 자 수와 사망자 수는 시간에 따라 가파르게 증가하고 있고, 치사율은 이탈리아가 9.5%로 가장 높고, 이란이 7.9%, 스페인이 6.6%, 영국, 프랑스가 각각 5.0%, 4.3%이고 미국, 우리나라가 1.2%와 1.3%로 집계됐고, 독일이 0.4%로 가장 낮게 나타났다.  

 

 신종 COVID 19는 유전체분석 결과 박쥐 유래 코로나바이러스와는 89%의 높은 상동성(相同性)을 가지지만 보통 사람의 감기 코로나바이러스와는 39~43%의 상동성을 가져서 전혀 다른 종임을 알 수 있었고, 중간 숙주가 박쥐임을 추정할 수 있었다. 신종 COVID 19는 사스 바이러스와는 77.5%, 메르스 바이러스와는 50% 상동성이 있어서 메르스 보다는 사스에 가까운 바이러스 판명되었다. 

 

 신종 COVID 19를 가장 가까운 사스 바이러스와 비교하면 불과 3개월 동안에 191개국 에 32만 명이상이 감염된 것으로 전파속도는 엄청나게 빠르다는 것을 알 수 있고, 각 나라에 따라 다르지만 지금까지 사망한 사람 수를 확진 자 수로 나누면 약 4.4% 이상의 치사율로 사스 9.6%보다 훨씬 낮은 것을 알 수 있다. 우선 바이러스의 인체 전염은 바이러스 표면에 있는 마치 왕관(Corona)에 붙어있는 돌기와 같은 모양의 스파크(Spike) 단백질이 사람의 점막에 있는 ACE 2(Angiotensin Converting Enzyme2) 라는 수용 체에 붙어야만 사람의 세포 속으로 침입이 가능하다.

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 COVID 19 바이러스의 구조는 그림 1과 같이 스파크 단백질 (노랑색 곤봉모양)과 사람의 ACE 2 수용체(파란색 스프링모양) 간의 친밀도(Affinity)가 사스에 비해서 20배 이상 (Nature, 2020.2.3.) 높아서 쉽게 붙기 때문에 사람 세포에 침입이 쉽다. 보통 많은 숫자의 바이러스 중 낮은 확률로 인체침입이 가능한데 비해서, 바이러스 스파크 단백질과 인체 수용체의 친화도가 아주 높아서 아주 적은 바이러스 수(數)로도 침입이 가능하기 때문에 감염 전파속도가 엄청나게 빠르다. 

 

 현재 COVID 19 바이러스 백신을 만들고는 있지만, 단일가닥 RNA 바이러스(Single Strand RNA)는 이중가닥 RNA 바이러스 (Double Strand RNA)에 비해 사람 세포 속이나 매개체 동물에서 복제와 합성 시 단일가닥만 사용하기 때문에 잘못 만들어 질 확률이 높아서 결국 염기서열이 다른 새로운 바이러스로 변이할 가능성이 크다.  결국, 현재 백신을 만들어진다고 하더라도 신규 바이러스로 변이가 되면 만들어진 백신은 치료효과를 기대할 수 있을 확률이 낮다. 즉, 백신개발 후에 변이 된 바이러스 출몰 시 경제적 가치가 없을 수도 있어서 제약회사 입장에서는 더 이상 생산을 하지 않을 가능성이 크다. 

 

실제로 사스나 메르스의 감염이 심각할 때 지금과 똑같이 1년 또는 18개월 후에는 백신을 만들 수 있다고 메스컴에서 발표했는데 아직도 사스와 메르스의 백신이 없는 이유이기도 하다. 만약, 적어도 사스에 대한 백신을 현재 만들어 졌다면 어쩌면 지금의 COVID 19 감염이 지금과 같은 팬데믹은 어느 정도 막을 수도 있지 않았을까? 라고 개인적으로 아쉬워한다. 

 단일가닥 RNA 바이러스는 사람 간의 감염 세대수가 증가할수록 변이가 생길 확률이 커질 수 있고 또 다른 변수로 사람에서 감염된 바이러스가 다시 숙주동물인 박쥐나 돼지, 천산갑 등을 거치면 전혀 다른 바이러스로 바뀔 가능성 때문에 더 많은 연구가 필요하다. 

 

 COVID 19는 집단적 감염이 문제화되면서 공공모임은 물론 국가 간, 지역 간 이동이 어려워지면서 인적, 물적 이동이 마비되어서 결국은 모든 경제활동이 멈추어 지면서 전시(戰時)상황과 같은 현상이 일어나고 있다. 

일례로 예방용 마스크는 절대적 수요충족은 물론 최소한의 공급도 어려워 급기야 공급의 국내 및 국제적 문제로 발생하고 있다.  국내에서도 마스크를 사기 위해 줄 서있는 끝없이 사람들을 보고 있노라면 영화에서 보던 전쟁의 공포를 느꼈다. 

 

 아주 간단하게 보이지만  COVID 19의 예방하는 데는 70~80%의 알콜(Ethanol)로 손 소독하기와 비누로 손 씻기는 매우 효과적이다. 알콜소독으로 코로나 바이러스의 스파크 단백질을 약간만이라도 변성시키면 인체에 수용체(ACE2)와 친밀도가 현저히 떨어지거나 없어지면 감염이 되지 않기 때문에 방역에 효과적 이다. 또한, 비누가 가지는 특성인 친수성(親水性)과 친유성 (親油性)을 동시에 가지는 계면활성제는 물에 녹거나/녹지 않는 때를 분리하여 세척할 수 있다. 

 

  신종코로나  19의 구조에서 그림 1(오른쪽 막 부위)을 자세히 보면 RNA를 둘러싸고 있는 막이 친유성과 친수성(, 노란원; 친수성, 꼬리; 친유성)이 함께 하는 형태로 존재하기 때문에 비누로 손을 씻으면 바이러스의 막을 파괴하여 바이러스를 죽일 수도 있을 뿐만 아니라 동시에 손에 있는 바이러스를 씻어내어 제거하는 역할을 할 수 있다. 실제 약이 없는 현실 에서 바이러스를 소독하고 세척할 수 있는 아주 좋은 방법이기 때문에 미국 대통령, WHO 사무총장을 비롯한 메스컴에서도 강조하고 있는 이유이다. 

 

 실제 중세 유럽에 흑사병으로 유럽인구의 1/3이 죽어나갈 때 유태인의 피해가 거의 없었던 이유는 하루에 9번 이상 손을 씻었기 때문이고, 흑사병뿐만 아니라 설사, 배탈, 감기와 같은 사소한 질병도 유태인은 잘 걸리지 않은 것은 손 씻기 때문이라고 한다. 

구글(Google)에서도 시작 화면에 손 씻는 단계를 설명하는 페이지가 나오는데 19세기의 헝가리 의사 이그나스 제멜바이스(Ignaz Semmelweis)가 그림2 에서와 같이 나타난다.

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 19세기 병원이 오히려 감염의 온상인 시대에 산부인과 의사에 의해서 감염되어 죽는 산모의 수가 산파에 의해서 죽는 산모수의 3배로 많았다. 제멜바이스는 "그 이유가 여러 환자를 다루는 의사가 손을 씻지 않아서 병원균에 감염됐기 때문"이라고 밝혔다. 그러나 이런 생각에 동의하지 않은 동료들에 의해서 그는 결국 ‘미친 의사’로 몰려 정신병원에서 생을 마친 불운의 의사였다. 

 

그러나 그는 감염을 막기 위해  현재의 손 씻기를 정립한 위대한 의사로 기록되고 있다.  신종코로나 19를 예방하기 위해서는 마스크로 비말이나 에어로졸을 원천적으로 막는 것도 매우 중요하다. 또 비누로 손을 씻어 바이러스를 방역하고, 손으로 점막이 있는 눈, 코, 입을 만지지 않아서 신종코로나 19와 사람과 접촉을 막는 것이 매우 중요하다는 점을 거듭 강조하고 싶다. <계속>

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