바이오인

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 16-47

iPSC를 이용한 지카 바이러스 연구동향

◇ 유도만능줄기세포(iPSC)를 이용하여 지카 바이러스가 소두증의 원인임을 밝힌 연구결과가 사이언스(Science), 셀스템셀(Cell Stem Cell) 등의 권위있는 학술지에 발표되면서 줄기세포는 치료제 뿐만 아니라 생물학의 중요한 연구 플랫폼으로서 활용 가능성이 대두됨에 따라 관련 내용 정리

■ 지카 바이러스(Zika virus)란?

 ○ 1947년 우간다 붉은털 원숭이에서 바이러스가 최초로 확인되었고, 인체감염사례는 1952년 우간다와 탄자니아에서 처음 보고
 ○ 최근 Science에서 전망한 2016년 과학기술 트렌드 중 떠오르는 이슈로 지카 바이러스를 선정

출처 : Science, A look ahead at 2016, 2015.12. BioINwatch 16-6, 2016.1.21. 중 일부 내용

■ 지카 바이러스 감염증 특성

 ○ (원인 병원체) 지카 바이러스(Zika virus)로 뎅기열을 유발하는 바이러스와 동일한 Flavivirus 계열
 ○ (감염 경로)
  - (주된 전파) 숲모기*에 의한 전파로 감염되며 감염자와 일상적인 접촉으로 감염되지 않음
    * 이집트 숲모기(Aedes aegypt)가 주된 매개체 이나 국내 서석하는 흰줄 숲모기 (Aedes albopictus)도 전파 가능
  - (수혈 전파) 관련 문헌 보고는 없지만 잠재적으로 수혈에 의한 전파 가능성 제기
  - (성접촉에 의한 전파) 성접촉에 의해 감염되었을 가능성 있는 사례 보고 있으며, 감염회복 후 2주까지 정액에서 바이러스 확인

 ○ (임상적 특징)
  - (증상) 특징적인 증상은 반점구신성 발진을 동반한 갑작스런 발열이고, 관절통, 결막염, 근육통, 두통이 동반될 수 있음
  - (기간 등) 증상은 3~7일 정도 경미하게 진행되며 약 80%는 불현성 감염
  - (합병증) 지카바이러스 감염증가로 인해 소두증 신생아 출산 증가와 길랑바레 증후군 증가 경향이 보고되고 있으나 원인 여부에 대해서는 조사가 진행 중임

■ 발생국가 현황

 ○ 2015년 이전 아프리카, 동남아, 태평양 섬지역에서 발생
 ○ 2015년 이후 2015년 5월 브라질에서 첫 보고된 이후 점차 유행지역이 확산되어 중남미 지역에서 지속적으로 환자 발생
  - 최근(2015년 이후) 발생국가 55개국, 과거(2007∼14년) 발생국가 11개국(7.4 기준)

■ 진단과 치료

 ○ (진단) 혈청 RT-PCR로 바이러스 유전자 검출하여 확진하며 국내에서는 질병관리본부 국립보건연구원에서 확진 가능
 ○ (치료) 충분한 휴식 및 수분 섭취하면 대부분 회복, 증상이 있을 경우 진통제, 해열제 치료 가능. 뎅기열이 배제되기 전까지는 아스피린 또는 소염진통제(NSAID) 치료* 금지
    * 뎅기열의 경우 아스피린 또는 소염진통제 치료시 출혈 부작용 동반 가능

■ 유도만능줄기세포(iPSC)를 이용한 지카 바이러스 연구

 ○ 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells)란?
  - 분화가 이미 끝난 체세포로부터 특정 유전자 조작을 통해 분화 이전의 만능세포 단계로 유도한 세포
    ※ 배아줄기세포와 달리 난자 사용 등에 의한 생명윤리적 문제가 없고, 다양한 세포로 분화가 가능하여 질환 모델링을 통한 질환연구 및 신약개발에 활용 가능

 ○ 유도만능줄기세포를 이용한 지카 바이러스의 소두증 유발 실험적 증명
  - 브라질 리우데자네이루 연방주립대 스티븐 레헨 교수 연구팀은 iPSC로 신경 줄기세포를 만든 뒤 지카 바이러스를 감염시켜 관찰(Science지 발표, 4.10)
    ※ 신경 줄기세포를 지카 바이러스에 노출시킨 후 24시간이 지나자 신경 줄기세포 5개 중 1개가 지카 바이러스에 감염
  - 또한 연구진은 신경 줄기세포로 뇌 유사조직(오가노이드)을 만든 뒤 지카 바이러스 감염 실험을 진행한 결과, 세포 사멸로 인한 뇌 유사조직 크기가 정상에 비해 40% 정도 축소된 사실도 확인
    ※ 지카 바이러스와 같은 계열에 속하는 뎅기열 바이러스를 감염시켰을 때는 뇌 조직이 손상되지 않은 점을 고려해 지카 바이러스가 소두증의 증거라고 추측, 스티븐슨 교수는 발육단계에 따른 지카 바이러스의 감염 영향에 대한 추가 연구의 필요성 언급

<지카 바이러스 감염으로 인한 뇌 유사조직 크기 변화>

   ¶ B의 화살표는 뇌 유사조직으로부터 세포가 떨어져 나오고 있는 표시
출처 : Patricia P. Garcez, Zika virus impairs growth in human neurospheres and brain organoids, 2016.4.10.

 ○ 미국 존스홉킨스 대학, 플로리다 주립대학, 에모리 대학의 합동연구팀은 지카 바이러스가 태아의 뇌를 형성하는 신경 줄기세포를 공격한다는 연구결과 발표(Cell Stem Cell지, 3.4)
  - 태아의 뇌가 형성되는 과정에서 대뇌피질을 만드는 피질신경전구세포 (cortical neural precursor)를 공격하여 그 기능을 마비시킨다는 사실 확인, 연구팀이 실험에 사용한 피질신경전구세포는 iPSC에서 제작한 것
    ※ 피질신경전구세포를 시험관에서 지카 바이러스에 노출시키자 바이러스가 불과 3일 만에 이 신경줄기세포의 90%를 감염시키면서 급속히 증식했으며 감염된 줄기세포는 대부분 죽거나 분화기능이 손상됨
  - 추가적으로 풀어야할 의문으로는 지카 바이러스가 사람의 혈액 속으로 진입한 뒤 뇌로 들어가는 관문인 혈뇌장벽(blood-brain barrier)*을 어떻게 통과하는지에 대해서 지적
     * 아주 작은 모세혈관으로 이루어진 특수혈관조직으로 혈류에 섞여 있는 해로운 물질이 뇌로 들어가지 못하게 선택적으로 차단하는 뇌의 '검문소'

...................(계속)

본 내용은 연구자의 개인적인 의견이 반영되어 있으며, 생명공학정책연구센터의 공식 견해는 아닙니다.

본 자료는 생명공학 정책연구센터 홈페이지(http://www.bioin.or.kr)에서 PDF 파일로 다운로드가 가능하며,

자료의 내용을 인용할 경우 출처를 명시하여 주시기 바랍니다.

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.

☎ 해당 사이트 링크가 열리지 않을시 Bioin 담당자(042-879-8377, bioin@kribb.re.kr)에게로 연락주시기 바랍니다.