바이오인

1. 개요

가. 정의

인수공통전염병(zoonoses)은 척추동물과 인간 사이에 상호 전파되는 병원체에 의해서 발생하는 질병을 말한다. 전형적으로, 인수공통전염병은 척추동물에서 인간으로 전염되는 것을 말하지만 비록 동물이 전염의 주요 매개체로서 중요한 역할을 하지 않더라도 인간과 동물에 공동으로 감염될 수 있는 질환들을 총칭한다. 병원체의 전파는 직접전파, 매개곤충 또는 기타 매개물에 의해서 다양하게 이루어질 수 있으며, 인수공통전염병을 야기하는 병원체도 기생충과 같은 큰 것에서부터 원생동물, 세균, 바이러스 등 매우 다양하다.

나. 배경 및 필요성

세계보건기구(WHO)는 ‘전염병, 식량부족, 기후변화’ 3가지 요인을 인류의 생존을 위협하는 요인으로 선정한 바 있다. 인간과 관련 있는 인수공통전염병은 120종에 달하는 것으로 알려져 있으며, 그중 약 30~40% 정도가 국내에서 발병 가능한 것으로 예측되었다. 2000년 이후 SARS, HPAI (고병원성 조류 인플루엔자), 신종플루 등 세계적 대유행(pandemic) 가능성이 있는 신종 전염병의 종류와 발생 빈도가 증가하였다. 신종플루의 경우 2009~2010년 국내에서 75만명의 확진환자와 263명의 사망자가 발생하고, 358만명이 항바이러스제를 투약 하였다. 전 세계적으로 신종인플루엔자로 인한 사망자는 2010년 기준 1만 8천명을 돌파하였다.

대유행 가능성이 있는 신종 전염병들은 사회경제적으로도 막대한 손실을 초래할 것으로 예상된다. 2006년 조류인플루엔자 발병 당시 2003년 SARS와 같은 수준으로 발병할 경우 연간 8,000억 달러의 세계적인 경제 손실이 발생할 것으로 추정되었다. 국내 경제연구원들의 분석에 의하면 신종인플루엔자 대유행의 경우 국내 연간 GDP를 0.4 ~ 9.1% 까지 감소 예상되었고, 이 질병이 국내에서 창궐할 경우 8조원의 경제적 손실이 발생할 것으로 분석되었다. 실제로 2008년 조류 인플루엔자 재정지출 3,070억원 이었고 경제적 피해액 약 6,324억 원 으로 추정되었다. 반면 SARS, 조류독감 등 27개 감염병에 대한 우리나라의 위기대응 수준(Pandemic preparedness level)은 매우 낮은 것으로 평가된다.

다. 인수공통전염병의 특성 및 발생요인

인수공통전염병의 병원체들은 life cycle 동안 인간이 아닌 척추동물이나 중간 무척추동물을 거치기 때문에 이들의 감염경로를 이해하려면 자연에서 병원체가 어떻게 생존하는가를 이해하는 것이 필요하고, 이것은 동물의 생태학과 행태 등의 다른 환경요인에 대한 이해를 필요로 한다. 특히 발생현황이나 유병현황은 생태계의 다양함만큼이나 다양하여 지리적, 시간적, 계절적 변이가 심하고 한 나라에서도 관여하는 요인이 다양하기 때문에 일률적으로 이야기하기 어렵다.

질병의 전파양상 또한 매우 다양한데, 예를 들어 라임병과 같이 복잡한 생활 환에서 여러 동물들을 거치는 질병이 있는가하면, 광견병과 같이 단순하게 직접 전파 하는 경우도 있다. Cryptosporidium이나 Salmonella처럼 공통의 매개물을 통해서 많은 사람에게 전파되기도 한다. 많은 경우, 인수공통전염병은 한 가지 이상의 전파경로를 갖는다. Q 열을 일으키는 리켓치아인 Coxiella burnetii는 진드기가 감염된 동물을 물거나, 에어로졸 형태나 또는 오염된 땅에 접촉함으로서 감염될 수 있다. 또한 자연 숙주간의 전파와 자연 숙주에서 인간으로 전파되는 기전이 다른 경우가 많다. 한타바이러스나 아레나 바이러스는 쥐의 배설물의 에어로졸이 공기 매개로 인간에 전염되는 것으로 생각되지만, 쥐와 쥐 사이의 전파는 교상이나 직접접촉 전파로 이루어진다. 황열병이나 웨스트나일 바이러스병과 같이 사람에게 모기 등의 곤충에 의한 매개로 전파되기도 한다.

인수공통전염병은 비교적 지리적 분포가 뚜렷하고, 기후의 영향을 많이 받는다. 엘니뇨현상으로 태평양의 수온이 증가하거나, 강우의 변화가 생기면 이것은 생태계의 환경에 직접적으로 영향을 끼치고, 생태계의 환경에 직접적으로 영향을 받는 인수공통전염병들에게 바로 영향을 미친다.

2. 국내외 연구 동향

가. 국외 연구동향

1) 감염병 예찰

UN 식량농업기구와 국제동물보건기구(OIE), 세계보건기구(WHO)가 공동으로 인수공통감염병 예방 및 위험관리를 위한 협력체계를 구축 운영하고 있다. H5N1 고병원성 조류인플루엔자 (HPAI)의 출현 이후 ‘H5N1 HPAI 예찰 및 통제를 위한 글로벌 프로그램’을 신설 하였고 HPAI 대응을 위해 각국의 예찰 및 통제 능력을 강화하고 국제 협력을 추진하고 있다. 2009년 전 세계적인 신종 인플루엔자 A(H1N1) 대유행으로 다른 국제기구와의 연계를 통해 신종 인플루엔자 신속 대응 체계를 구축하여 WHO의 국제 인플루엔자 프로그램과 협력 네트워크를 구축하여 독감에 대한 정보를 공유하고, 새로 발견한 샘플의 염기서열을 분석하고 있다.

미국 농업연구청은 인수공통전염병 조기예측, 방제기술 개발을 위해 ‘National Program’에서 동물건강에 관한 연구를 수행하며 조류 인플루엔자, 리프트벨리열병, 뉴캐슬병 등 국가적 위협 수위가 큰 질병은 생물방어에 초점을 맞춰 연구를 진행하고 있고, 이들 전염병 확산 경로 및 예상 범위를 예측하기 위한 모델 개발연구를 강화하는 한편 확산모델, 순간확산모델, 도심지 모델, 빌딩 모델, 날씨 모델 등을 연구하여 생물학적 매개체의 살포, 확산 메커니즘을 정확하게 규명할 수 있는 연구를 진행하고 있다.

유럽연합(EU)은 동물질병의 지속적인 발병예방 및 초동대응 조치를 위해 ‘유럽연합 동물 위생 전략 2007-2013’을 추진함에 있어서 동물질병의 발생현황 등을 감시하고 동물질병 예방·감독·위기 대응방식의 개선, 연구강화 등에 초점을 맞춰 연구 프로그램을 수행하고 있다. 감염증 발생현황을 감시/수집하여 주보(weekly report), 연보, 팩트시트 (fact sheet)를 발행하고 국민보건 향상을 위한 자료로 활용하고, 더 나아가 IT기술, 유전자 조작기술 등의 접목과 기술수준의 향상으로 기존 연구의 한계를 극복하기 위한 신기술 개발 활성화에 전념하고 있다.

NGS(Next generation sequencing), microarray, mRNA expression profiling 등의 새로운 유전체 분석 기술을 적용하여 다양한 바이러스의 유전체와, 발현된 RNA 및 단백질 발현 분석 연구가 선진국을 필두로 활발히 진행 중이며, 소형 유전자 시퀀서(sequencer)의 개발로 병원균의 정체를 신속정확하게 규명하여 피해규모를 최소화 하는 단계로 발전하고 있다.

‘나노포어(nanopore) 시퀀싱 기술’의 개발로 인간게놈과 같은 대규모 시퀀싱의 상용화를 통해 질병진단 수준 향상을 기대하고 있으며, NGS에서 염기서열을 읽어내기 위해서 필요했던 DNA 증폭, 복제에 필요한 조작과 시약이 모두 생략되어 대규모 시퀀싱의 속도가 단축될 것으로 전망된다.

2) 병원체의 기존 연구 및 예방 치료제 개발 연구

기존 항병원성 제제(항바이러스제, 항생제 등)에 대한 내성기전을 이해하기 위해 바이러스 변이에 관한 연구가 선진국을 필두로 활발히 진행 중이며, 염기서열 분석을 통한 유전자 변이에 대한 계통학적 분석으로 치료제 내성 유전자 변이 발생, 교통수단 발달로 인한 변이, 바이러스 확산의 영향을 규명하고 있다. 예를들어 1999년 여름에 미국 뉴욕에 처음 출현했던 웨스트나일 바이러스의 변이를 확인하고 뇌염, 뇌막염 등 웨스트나일 바이러스 감염증상을 분석하였고 이를 통해 바이러스와 숙주, 인간감염의 계통적 이해와 상관관계를 규명하기 위한 시스템생물학적 접근이 강화되었다.

바이러스 증식, 숙주와의 상호작용, 특이면역반응 등에 대해 연구도 활성화 되었는데 단순 기전규명보다는 질병의 감염경로와 면역작용 등 전반적인 병인기전 연구를 통해 백신, 치료제, 진단제 개발을 위한 목적형 연구가 추진되고 있다.

3) 글로벌 연구 인프라 구축

국제적인 인수공통전염병 병원체 등의 관리와 실험을 위한 인프라가 구축되었다. World Data Center for Micro-organisms (WDCM) 등록·운영을 통해 인수공통전염병 바이러스를 효율적으로 관리되고 있는데, 이 조직에는 총 68개국에서 557개의 생물학적 자원 뱅크가 구축되어 인수공통 바이러스의 기탁, 인증, 보존, 개발, 분양 등의 업무를 수행하고 있다. 세계보건기구(WHO) 협력기관인 ‘St. Jude Children's Research Hospital’에서 미국 농림부(USDA)와 미국 연방수사국(FBI) 감독 하에 약 160,000주 이상의 인플루엔자 바이러스를 보유·관리 하고 있다.

생물안전 4등급(BSL-4) 연구시설 보유현황으로는 16개국 총 39개소를 구축하고 있는데 미국의 경우 생물안전차폐시설 1,500개 보유, 영국은 생물안전차폐시설 100개 보유, 캐나다는 생물안전차페시설 100개를 보유하고 있다. 국제보건기구(WHO) 또는 미국 질병통제센터(CDC)의 기준에 따라 연구시설을 분류 “생물안전 1등급(BSL-1)부터 4등급까지 4단계로 분류” 한다.

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