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사람 폴리오마바이러스 2

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목차

1. 개요

사람 폴리오마바이러스 2(JCPyV)는 편도와 위장관을 통해 감염되며, 콩팥, 소변, 정액 등에서 검출된다. 혈액뇌장벽을 통과하여 중추신경계통의 희소 돌기 아교 세포와 별 아교 세포를 감염시키며, 면역억제 상태에서 재활성화되어 진행성 다초점백색질뇌증(PML)을 유발할 수 있다. JCPyV는 다양한 질병과 변종을 일으키며, 특히 소뇌 과립세포층병증(JCV GCN), JCV 뇌증(JCV CPN), JCV 무균성수막염(JCVM)과 관련이 있다. 전 세계 인구의 70~90%가 감염되며, 유전자형 분석을 통해 인류 이동 경로를 추적하는 데 활용된다. 면역억제제는 JCPyV 감염 환자에게 금기이며, 리툭시맙, 나탈리주맙, 다메틸푸마레이트, 핑골리모드 등의 약물은 PML 발병과 관련이 있다.

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사람 폴리오마바이러스 2 - [생물]에 관한 문서
기본 정보
사람 폴리오마바이러스 2 단백질의 면역조직화학적 검출 (진행성 다초점 백질뇌증을 보이는 신경교)
면역조직화학적 검출. 사람 폴리오마바이러스 2 단백질 (갈색으로 염색)은 신경교에서 진행성 다초점 백질뇌증을 보이는 뇌 생검에서 검출됨
상위 분류베타폴리오마바이러스
종사람 폴리오마바이러스 2
동의어JC 폴리오마바이러스
JC 바이러스

2. 감염과 발병기전

사람 폴리오마바이러스 2(JC 바이러스)는 대부분 유아기에 무증상으로 감염되며, 주로 편도나 위장관을 통해 감염된다. 이후 신장, 비장, 골수 등에서 잠복 감염 상태로 존재한다.[34][35] 건강한 사람의 70% 이상에서 JCV에 대한 항체가 발견된다.[34][35]

감염은 경구 또는 경기도를 통해 일어나며, 첫 번째 바이러스 복제는 편도에서 일어난다. 그 후 혈액을 통해 신장, 비장, 골수 등으로 퍼져 잠복 감염을 일으킨다. 신장에서 잠복 감염된 바이러스는 소변으로 배출되며, 이를 원형(archetype)이라고 부른다. 진행성 다발백질뇌병증(PML) 환자의 중추신경계에서 분리되는 바이러스는 조절 영역에 다양한 변화가 있는 것으로 알려져 있다. 소변에서 분리되는 원형 조절 영역이 체내에서 재편성되어 만들어지는 것으로 추정되지만, 이 재편성과 PML 발병의 인과 관계는 아직 불분명하다.

2. 1. 감염 경로

편도에서 처음 감염이 시작되며,[46] 위장관 역시 감염되는 것으로 보인다.[64] 이후 위장관에 잠복해 있다가[47] 콩팥 세뇨관의 상피 조직을 감염시키는데,[48] 이후 소변에서 바이러스 입자가 검출된다. 최근에는 정액과[49] 융모막융모조직도[50] 감염되는 것이 확인되었다. 자연 유산이나 임신 중절을 받은 여성에게서 이 바이러스가 절반 이상 검출되었다.[51]

2. 2. 세포 침투 기전

혈액뇌장벽을 통과해 중추신경계통으로 침입하여 희소돌기아교세포와 별아교세포를 감염시키는데, 5-HT2A 세로토닌 수용체를 통해 세포로 침투하는 것으로 보인다.[52][13]

2. 3. 진행성 다초점백색질뇌증(PML) 발병 기전

혈액뇌장벽을 통과해 중추신경계로 침입한 사람 폴리오마바이러스 2는 희소 돌기 아교 세포와 별 아교 세포를 감염시키는데, 5-HT2A 세로토닌 수용체를 통해 세포로 침투하는 것으로 보인다.[52] PML에 걸리지 않은 환자에서도 바이러스가 검출되는 경우가 있지만,[53] PML 환자의 중추신경계에서 검출된 JC 바이러스와 비교할 때 거의 대부분 촉진유전자 서열에 차이가 있다. 특히 촉진유전자 초반부에 존재하는 전사인자가 바이러스의 영양성(trophism)과 증식에 영향을 주는 것으로 보이며, 이것이 PML 발병 여부를 결정하는 것으로 여겨진다.[45] 이 부분에 암호화되어 있는 단백질은 T-항원인데, 캡시드 형성, 조절 단백질에 대한 전사 조절 및 DNA 복제 개시 등 바이러스 증식에서 핵심적인 기능을 한다.[54] 따라서 가수면 상태인 바이러스를 활성 상태로 전환하는데 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 쥐를 대상으로 한 연구에서 전사인자 Spi-B가 바이러스 복제에 중요한 기능을 함이 밝혀졌다.[55]

면역 억제나 면역 결핍의 경우 바이러스의 재활성이 일어난다. 특히 이러한 경우 뇌의 희소 돌기 아교 세포가 파괴되어 치명적인 진행성 다초점백색질뇌증의 원인이 된다. 그러나 이것이 기존에 수면 상태였던 바이러스의 재활성화 때문인지, 아니면 새로이 재활성화된 바이러스가 혈액이나 림프액을 타고 흐르기 때문인지는 아직 밝혀지지 않았다.[56] 대장 악성 종양에서 바이러스가 검출되어 대장암과의 연관성이 2000년 이후로 계속 제시되었는데, 아직 논의 중에 있다.[57]

3. 질병 및 변종

사람 폴리오마바이러스 2(JCV)는 과거에는 백질의 탈수초화 및 PML과 관련이 있을 것으로 여겨졌으나, 최근에는 JCV 과립세포층병증(JCV GCN), JCV 뇌증(JCV CPN), JCV 무균성수막염(JCVM) 등 더 많은 병을 일으키는 변종들이 보고되고 있다.[58][19]

3. 1. JCV 과립세포층병증(JCV GCN)

소뇌의 과립세포층을 감염시켜 푸르키녜 세포는 손상시키지 않고 심각한 소뇌 위축을 일으킨다.[58][19] 이를 JCV 과립세포층병증(JCV GCN)이라 하는데, VP1 유전자가 변이된 변종이 이 증후군을 일으킨다.[58]

3. 2. JCV 뇌증(JCV CPN)

사람 폴리오마바이러스 2는 피질추상세포(cortical pyramidal cell, CPN)과 별 아교 세포를 감염시켜 뇌증을 일으키는 것으로 관찰되었다.[58] 이 뇌증을 JCV CPN이라 하는데, JCV GCN과 달리 VP1 유전자에는 변이가 없지만, 아그노단백질을 암호화하는 부위인 143번째 서열에 결손이 나타난 바이러스 변종에 의해 발생한다. 이 결손으로 인해 GCN이 아닌 CPN으로 굴성을 가지게 된 것으로 보인다.[59] 세포 내에서는 핵, 세포질, 축삭에서 바이러스 입자가 발견되어 축삭을 통해 바이러스가 이동하는 것으로 보인다.[58]

3. 3. JCV 무균성수막염(JCVM)

수막염 환자의 뇌척수액에서 발견됨에 따라 무균성수막염(JCVM)의 원인으로 지목된다.[58][19] 염기서열에 특별한 차이는 알려지지 않았다.

4. 역학

전 세계 인구의 70~90%가 사람 폴리오마바이러스 2(JCV)에 감염되었으며, 대부분 청소년기 이전에 감염된다.[61][62][63] 이 바이러스는 도시 하수도에서 높은 농도로 발견되어 오염된 물이 주요 감염 경로로 추정된다.[64]



사람 폴리오마바이러스 2는 지역에 따라 유전자에 약간의 차이를 보이며, 이를 통해 인류의 이동 경로를 추적하는 데 활용된다.[65]

4. 1. 유전자형과 인류 이동 경로

사람 폴리오마바이러스 2(JCV)는 지역에 따라 유전자에 차이를 보여 인류 이동 경로를 추적하는 데 활용된다.[65] 크게 유럽형, 아프리카형, 아시아형으로 나뉘며, 14개의 유전자형이 보고되었다. 유럽에는 a, b, c 세 가지 유형이 있고, 아프리카에는 중앙 및 서아프리카에서 발견되는 Af1(비주류형)과 아프리카 전역, 서아시아, 남아시아에서 발견되는 Af2(주류형)가 있다. 아시아에는 B1-a, B1-b, B1-d, B2, CY, MY, SC 형이 있다.

8개 유전자형으로 구분하기도 하는데, 1형과 4형은 유럽, 일본 북부 원주민, 북동시베리아, 캐나다 북부에서 발견되며 계통학적으로 가깝다.[66] 3형과 6형은 사하라사막 이남에서 발견되는데, 3형은 에티오피아, 탄자니아 등 남아프리카에서, 6형은 가나에서 발견된다. 중앙아프리카의 비아카 피그미족과 반투족에서는 두 유형 모두 발견된다. 2형은 여러 아종이 있는데, 2A형은 이누이트를 제외한 아메리카 원주민과 일본인에서, 2B형은 유라시아, 2D형은 인도, 2E형은 오스트레일리아 및 남태평양 지역에서 발견된다. 7A형은 중국 남부와 동남아시아, 7B형은 중국 북부, 몽골, 일본, 7C형은 중국 북부와 남부에서 발견된다. 8형은 파푸아뉴기니를 비롯한 태평양 섬들에서 발견된다.[67]

JC 바이러스는 사람 신장에 기생하며, 증식된 바이러스는 소변으로 배설된다. JCV DNA는 건강한 사람 소변에서 쉽게 얻을 수 있어 분자역학적 연구에 유용하다. 주로 부모로부터 아이에게 전파되며, 진화 속도가 빠르고 균주 간 재조합이 일어나지 않아 인류 집단 지표로 활용된다.

JCV 아형 분포는 인류 집단 간 관계를 보여주며, 인류 집단 이동을 추정할 수 있게 한다. 각 아형은 독특한 분포 지역을 가진다. 서로 다른 인류 집단이 섞인 지역에서는 여러 아형이 분포한다. (예: 북아프리카, 사우디 아라비아, 터키, 모리셔스) 같은 아형이 멀리 떨어진 지역에서 발견되기도 한다. (예: EU형은 유럽, 지중해 연안, 한국, 일본에 분포, SC형은 중국 남부, 동남아시아, 모리셔스, 잠비아 등에 분포)

4. 1. 1. 한국인의 유전자형

일본 열도에서는 서남일본에는 중국 북부에서 고빈도로 나타나는 CY형이, 동북일본에는 국외에서 조선과 아메리카 원주민에게서 보이는 MY형이 각각 고빈도로 나타난다. 유럽에서 고빈도로 나타나는 EU형은 시베리아 원주민, 퉁구스계의 추크치, 코리야크 및 이누이트, 나나이에게서 고빈도로 나타나고, 아이누에게서는 EU, MY, MX가 혼재되어 검출되었다. 대한민국이나 일본의 아키타현이나 아오모리현 등 각 현에서도 약간 발견된다.

일본 열도에서의 JCV 아형 분포


아오모리현이나 동북 지방에서는 시베리아 원주민에게서 고빈도로 검출되는 하플로그룹 N이 검출되는 점이나, 동북 지방에서 홋카이도의 조몬인이 코리야크인과의 혼혈이 확인된 점으로 미루어 동북 시베리아 원주민으로부터 전염된 것으로 보인다.

5. 바이러스 재활성과 관련있는 의약품

면역결핍이 PML(진행성 다발 백질뇌병증)로 발전할 수 있기 때문에, 사람 폴리오마바이러스 2 감염 환자들에게 면역억제제 사용은 금기증이다.

리툭시맙은 PML을 유발하고 사망에 이르게 할 수 있어 사용에 매우 신중해야 한다.[68][28] 나탈리주맙을 처방받은 환자 3명에게서도 PML이 발생했으며, 현재 PML의 가장 큰 원인 중 하나로 꼽힌다.[69][29] 다메틸푸마레이트와 핑골리모드 역시 PML을 일으켜 사망한 사례가 보고되었다.

에팔리주맙은 임상적으로 처방받은 3명의 환자에게서 PML이 발생하여 2009년 4월 10일 미국 시장에서 판매 금지되었다. 브렌툭시맙 베도틴 역시 PML 발생 사례가 보고되어 FDA로부터 박스형 경고문이 부착되었다.[70][30]

최근에는 여러 면역억제제가 난치성 질환 치료에 사용되고 있지만, 면역 부전 상태에서 JC 바이러스(사람 폴리오마바이러스 2)가 증식하여 PML을 유발할 수 있다. 타크로리무스, 사이클로스포린, 인플릭시맙 등의 투여에는 충분한 주의가 필요하다.

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