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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-11-04
새롭게 개발된 실험쥐 모델을 통해서 유전적 요인이 에볼라 바이러스에 대한 미미한 반응에서 치명적인 반응까지 영향을 미친다는 연구결과가 발표되었다. 에볼라 바이러스에 노출된 사람들에게 바이러스에 어떤 영향을 받는가는 다양하게 나타난다. 일부 사람들은 완전히 이 질병에 대해서 저항력을 갖고 있지만 다른 사람들은 중간정도에서 심하게 병을 앓다가 회복되기도 한다. 반면에 가장 취약한 사람들은 출혈과 기관정지 및 쇼크로 인해 사망하기도 한다.
에볼라에 감염된 사람들에 대한 이전 연구에서 이러한 차이점은 에볼라 바이러스의 특정한 변화와 연관성이 없다. 대신 인간의 신체가 감염과 싸우는 시도는 질병의 심한 정도를 결정한다. 학술지 <사이언스>지에 발표된 논문에서 과학자들은 에볼라 질환의 발전과정에서 개별 유전적 역할을 테스트하기 위해서 실험실에서 배양된 실험쥐 계통을 사용해서 연구를 수행했다. 시스템 생물학자들과 바이러스 학자인 워싱턴 대학 (University of Washington)의 카츠 실험실의 안젤라 라스무센 (Angela Rasmussen)과 마이클 카츠 (Michael Katze)는 국립보건연구원 (NIH)의 록키 산맥 실험실 (Rocky Mountain Laboratory)와 노스 캐롤라이나 대학 채플힐 (University of North Carolina at Chapel Hill)의 연구자들과 협력연구를 수행했다.
에볼라 예방과 치료를 위한 연구는 인간 에볼라 출혈열의 주요 특징을 복제할 수 있는 실험쥐 모델의 부재로 인해서 지체되어왔다. 연구자들은 원래 유전적으로 다양한 동종교배된 실험쥐들을 이용해서 독감의 심한 정도와 연관된 실험쥐 유전체에 대한 위치를 알아내기 위한 연구를 해왔다. 이번 연구는 고도의 안전상태가 유지되는 생화학적 봉쇄된 안전성 4수준의 실험실인 해밀턴에 위치한 록키 산맥 실험실에서 수행되었다. 과학자들은 2014년 서아프리카에서 발생한 동일한 종류의 에볼라 바이러스에 감염된 실험쥐를 조사했다. 이 연구는 연방정부와 주정부 및 지역정부의 안전규정과 바이오안전성 규정을 완전히 준수한 상태에서 이루어졌다. 이러한 종류의 바이러스는 실험실 연구가 이루어지기 전에 사용되었지만 그 특정이 변화하지 않았다.
흥미롭게도 이전에 이 바이러스에 감염된 전통적인 실험쥐는 죽었지만 이번에는 에볼라 출혈열의 증상을 보이지 않았다. 최근 연구에서 모든 실험쥐는 최초 며칠 동안은 감염이 이루어진 후에 몸무게가 줄었다. 그리고 이들 실험쥐 중에서 19%는 동요하지 않았다. 이들은 생존했을 뿐 아니라 2주 안에 완전히 몸무게를 회복했다. 이 실험쥐들은 끔찍한 병리적인 증거를 보이지도 않았다. 간은 완전히 정상적이었다. 이들 중 11%는 부분적으로 저항성을 보였으며 절반 이하 정도는 죽었다. 이들 실험쥐의 70% 정도는 50%보다 높은 사망률을 보였다. 이들 마지막 그룹의 19%는 전형적인 에볼라 증상없이 간 염증이 나타났다. 그리고 34%는 혈액이 너무 길어서 응고되지 않았다. 이러한 현상은 인간에게서 나타나는 치명적인 에볼라 출혈열의 특징이기도 하다. 이 실험쥐들은 또한 내출혈이 일어났으며 비장이 부어 있었으며 간의 색깔과 질감이 변화해 있었다.
과학자들은 이 질병의 결과와 다양한 사망률은 특정한 실험쥐의 유전적 계통과 상호연관성을 가진다고 보았다. 라스무센은 “이들 실험쥐들의 계통에 걸쳐 다르게 나타나는 질병의 빈도는 2014 서아프리카 질병발생에서 관찰된 임상적 질병의 스펙트럼에서 보이는 다양성과 비율과 유사하다”고 말했다. 최근 에볼라 생존자들은 이 바이러스에 대한 면역력이 형성되었을 것이라는 가능성을 인정하면서도 카츠는 “우리의 데이터는 유전적 요소가 질병의 결과에 중대한 역할을 한다고 보고 있다”고 말했다.
일반적으로 바이러스 감염은 혈관 염증과 세포죽음을 일으키는 유전자를 움직이게 하여 심각하고 치명적인 질병으로 이어지게 한다. 반면에 오래된 혈관이 회복되고 감염과 싸울 수 있는 백혈구세포를 생산하도록 명령하는 유전자의 활동이 증가하는 경우에는 생존하게 된다. 과학자들은 간에서 특정한 형태의 세포가 또한 바이러스의 재생산을 제한하고 체계적인 염증과 혈액 응고문제를 막는다는 것을 발견했다. 질병에 취약한 실험쥐는 간에 감염이 확산되고 이것은 왜 좀 더 많은 바이러스가 신체에 나타나고 혈액응고를 조절하는데 문제를 일으키는지를 설명할 수 있다. 연구자들은 또한 저항성 실험쥐와 취약성 실험쥐의 비장은 감염을 줄이기 위해서 경로를 변경한다고 지적했다.
카츠는 “의학연구자들은 이러한 발견을 치료방법이나 백신에 적용할 수 있을 것이라고 보고 있다”고 말했다. 이들은 이 실험쥐 모델은 유전적 마커를 발견할 수 있을 것이며 어떻게 질병 증상이 기원하고 제한되는지를 세심하게 연구할 수 있으며 약물을 평가하고 현재 서아프리카에 확산되는 에볼라 바이러스를 포함한 모든 자이레 에볼라바이러스 (Zaire ebolaviruses)에 대한 광범위한 항-바이러스 활동을 연구할 수 있을 것으로 믿고 있다.
출처: <ScienceDaily> 2014년 10월 29일
원문참조:
Angela L. Rasmussen, Atsushi Okumura, Martin T. Ferris, Richard Green, Friederike Feldmann, Sara M. Kelly, Dana P. Scott, David Safronetz, Elaine Haddock, Rachel LaCasse, Matthew J. Thomas, Pavel Sova, Victoria S. Carter, Jeffrey M. Weiss, Darla R. Miller, Ginger D. Shaw, Marcus J. Korth, Mark T. Heise, Ralph S. Baric, Fernando Pardo Manuel de Villena, Heinz Feldmann, and Michael G. Katze. Host genetic diversity enables Ebola hemorrhagic fever pathogenesis and resistance. Science, 30 October 2014 DOI: 10.1126/science.1259595
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