에볼라 바이러스 상식

세상을 보는 과학의 눈 - Science Wave

 

 

2014년 7월 31일, 라이베리아에서 일하던 미국인 선교사 1명과 의사 1명이 에볼라 바이러스에 감염되자, 미국 방역 당국은 특수 제작된 격리 장비로 그들을 미국으로 실어왔다는 뉴스가 나와 세계를 놀라게 했다. 에볼라의 확산과 피해에 대한 보도는 이 해 연말까지 이어졌으며, 사망자는 수천 명에 이르렀다.

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2014년 들어와 신문과 방송은 공포의 에보라 바이러스가 세계적으로 퍼지고 있다는 보도를 수시로 하기 시작했다. 뉴스에서는 에볼라 바이러스는 서아프리카의 3개 나라(기니, 시에라리온, 라이베리아)에서 파급되기 시작했고, 이 해 7월 말까지 1,200여명이 발병하여 그 중 660명이 사망했다는 소식을 세계보건기구(WHO)의 발표를 인용하여 보도했다.

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우리나라에서는 그 동안 에볼라 바이러스가 어떤 병원체인지 잘 알려지지 않았다. 매우 다행한 일이다. 그러나 2014년에 들어와 이 바이러스에 감염된 환자가 다수 발생하고, 아프리카가 아닌 다른 나라에서도 의심 환자가 나타나자 뉴스에 자주 오르게 되었다. 에볼라 바이러스에 대한 상식 몇 가지를 소개한다.

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1. 에볼라 바이러스는 얼마나 무서운가?

2. 에볼라 바이러스의 출현 ​

3. 에볼라 바이러스가 숨어있는 숙주는 어디인가?​

4. 에볼라 바이러스 감염 경로와 치료법​

5. 에볼라 바이러스는 5가지 형이 있다

6. 에볼라 바이러스의 모양과 크기

7. 에볼라 바이러스 인체 어디를 어떻게 공격하는가

8. 세계보건기구의 에볼라 바이러스 경고

9. 에볼라 바이러스를 다루는 최고 수준 안전 시스템 BSL-4

10. 에볼라 바이러스 어떻게 막을 것인가?​

11. 바이러스란?

 

베스트셀러가 된 에볼라 바이러스 실화 소설 - <The Hot Zone>

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1994년에 미국의 리처드 프리스턴(Richard Preston)이 쓴 다큐멘터리 소설 <The Hot Zone>(공포의 위험지역)은 발행된지 20년이 지난 지금까지도 꾸준히 팔리고 있는 책이다. 이 책은 발행 이후 10여년 동안 뉴욕 타임스지에 항상 베스트셀러에 올라 있었다. 우리나라에서는 이 책의 번역본이 나오지 않은 것으로 알고 있다.

 

 

 

오래 전, 뉴욕의 서점에서 이 책을 처음 발견하여, 읽기 시작, 2페이지도 넘기기 전에 엄습해온 공포감은 책을 다 읽도록 끌고 갔다. 그때의 전율감은 지금도 생생하다.

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원숭이와 다른 야생동물이 돌아다니는 케냐의 엘곤산(Mount Elgon)에 있는 키툼 동굴(Kitum Cave)을 찾아가 캠핑을 하며 여름 휴가를 보내던 등장 인물 샤를 모네(56세의 프랑스인 남자, 주변 제당공장 직원)는 갑자기 심한 두통과 구토, 설사를 하면서 눈이 충혈 정도가 아니라 피까지 흘리게 되었다. 나이로비로 간신히 나와 응급실로 간 그는 며칠 사이에 처첨한 모습으로 사망한다.

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그가 죽고 이틀도 지나지 않아 그가 잠시 기다렸던 병원 대기실의 직원, 그를 치료했던 의료진들이 차례로 온 몸에서 피를 흘리는 증세를 보이다가 죽는다. 그 연쇄반응은 사방으로 퍼져 간다. 원인을 알지 못하는 의료진들은 제대로 치료도 예방도, 심지어 자신을 안전하게 보호할 방법도 모르는 상태에 있다.

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감염을 방지하기 위해 고무로 된 방호복을 입었으나 환자에게 사용한 주사바늘에 실수로 질린 의사 또한 발병한다. 고무장갑을 낀 손이 칼에 살짝 베인 후에도 발병한다. 나이로비 시와 병원은 출혈 환자가 급증한다. 이 소식이 전해지자 세계로부터 방역진이 달려와 원인을 찾기 시작한다.

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이렇게 시작된 소설은 갈수록 공포감을 더한다. 한편 미국 육군과 질병관리본부(Centers for Disease Control)는 버지니어 주 리스턴(Reston)에 있는 ‘원숭이 하우스’에 수입된 원숭이 몸에서 에볼라 바이러스와 유사한 바이러스를 발견한다. 이 원숭이가 어떤 경로로 들어 왔는지 추적 지역마다 비상사태이다. 뒷날 ‘리스턴 바이러스’라는 이름을 갖게 된 이 바이러스의 감염을 방지하기 위해 펼치는 방역진의 활동상은 대단하다.

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1. 에볼라 바이러스 얼마나 무서운가?

‘에볼라 바이러스’(ebola virus)라는 바이러스에 의해 발병하는 병은 인간에게 가장 두려운 전염병의 하나이다. 영어로 ebola virus disease (EVD), 또는 ebola hemorrhagic fever (EHF 에볼라출혈열)로 불리는 이 병은 감염이 되었다 하면,  빠르면 이틀, 늦어도 3주일 이내에 고열, 목이 쓰리고 근육이 쑤시며, 심한 두통, 구역질, 구토, 기침, 가슴 통증, 설사 증상이 나타나고, 간과 신장 기능이 최악 상태로 악화된다.

 

또한 신체 중에서 점막이 있는 곳 즉 소화기관의 내벽, 코 내부, 여성의 질, 잇몸 등에서 출혈이 일어난다. 인체 내부에서 일어난 출혈은 체액이 배출되는 곳이면 어디서나 흘러나오고, 극도로 쇠약해진 상태에서 사망한다. 그래서 에볼라 바이러스 병은 ‘에볼라 출혈열’(ebolar haemorrhagic fever)이라는 다른 이름을 갖게 되었다.

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에볼라는 매우 치명적이어서 감염 후 수일 또는 수 주 사이에 사망하게 되는데, 치사율이 90%에 이르고 있다. 사망 원인은 출혈보다는 모든 장기의 기능 악화에 있는 것으로 알려져 있다.

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2. 에볼라 바이러스의 출현​

지금까지 에볼라 바이러스는 아프리카의 열대 사하라 변방에서 주로 출몰하고 있다. 에볼라 환자는 1976년에 콩고에서 처음 발견되었다. 당시 첫 발견지였던 콩고와 수단 주변에서는 2014년까지 매년

1,000명 정도의 감염자가 발견되었다.

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2014년에는 서아프리카 지역인 기니아, 시에라 레오네, 리베리아에서 환자 발생이 많았다. 7월 말에는 케냐를 여행하고 온 홍콩 주민 중에 유사 환자가 발생하여 세계를 긴장하게 했으나 다행히 음성환자로 밝혀졌다. 2014년 8월 현재 에볼라 환자가 발생하는 곳은 위의 3국 외에 나이제리아, 우간다, 콩고, 가봉, 남수단, 남아프리카 등지이다.

 

지금은 에볼라에 대해 많은 지식을 가지고 있어 효과적으로 방역을 하게 되었다. 세계보건기구의  적극적인 노력으로 아프리카에서도 감염환자가 감소하고 있다. 전문 의학자의 설명에 의하면, 에볼라에 감염될 가능성은 하늘의 별따기라고 표현하고 있다.   

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3. 에볼라 바이러스가 숨어있는 숙주는 어디인가?

에볼라 바이러스가 발견된 이후 여러 나라의 바이러스 전문가들이 아프리카에 와서 직접 동물들을 잡아 바이러스 감염 상태를 조사했다. 1976년부터 1998년 사이에 아프리카의 포유류, 조류, 파충류, 양서류, 절지동물(곤충류) 30,000 개체에 대한 바이러스 조사에서는 절지동물, 양서류, 파충류, 조류에서는 바이러스가 발견되지 않았다. 그러나 2001-2003년에 실시된 조사에서는 중앙아프리카에서 잡은 설치류 6마리와 생쥐 1마리, 고릴라, 침팬지 몇 마리에서 에볼라 바이러스가 발견되었다.

 

한편 바이러스 과학자들은 어떤 동물들이 에볼라 바이러스를 몸에 보유하고 있는지 장기간 조사한 결과, 19종의 포유류 가운데 박쥐가 감염되어 있는 것이 발견되었다.  2003년에는 가봉과 콩고에서 잡은 679마리의 박쥐를 조사한 결과 13마리의 과일박쥐(fruit bat)에서 에볼라 바이러스가 발견되었다. 이후 이 박쥐가 에볼라 바이러스 보유 숙주(reservoir host)라고 생각하게 되었다.

 

에볼라 바이러스를 보유한 박쥐의 배설물이 나무에 떨어진 경우, 그 나무와 접촉한 고릴라와 침팬지 등에게 감염될 수 있는 것이다. 또한 박쥐를 사냥하여 먹는 원주민들도 감염될 수 있다.

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에볼라 바이러스의 숙주로 알려진 원숭이 종류와 과일박쥐 중에 원숭이는 바이러스에 감염되었을 때 출혈 병세를 나타내지만, 과일박쥐는 바이러스를 가지고 있어도 아무 증상이 나타나지 않는다. 박쥐라는 동물은 에볼라만 아니라 다른 바이러스에 대해서도 강력한 면역력을 나타내기 때문에 중요한 의학적 연구 대상이기도 하다.

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4. 에볼라 바이러스 감염 경로와 치료법​

원숭이와 사람 사이의 감염은 동물체의 체액을 통해 일어나고, 사람과 사람 사이는 혈액과 체액의 접촉을 통해 감염된다. 그러므로 에볼라를 예방하려면 숙주인 감염 원숭이를 제거하고, 환자와의 접촉을 조심해야 한다. 에볼라 환자를 다루는 의료인은 방호복을 착용하고, 주사 등을 통해 혈액이나 체액이 감염되지 않도록 해야 하며, 손을 철저히 씻어야 한다. 에볼라 바이러스 병을 예방하는 백신이나 치료 방법이 아직 확립되지 않았다.

 

최근 미국으로 응급 수송된 두 환자는 치료에 효과가 나타나고 있다는 보도가 나왔다. 그 사이 시험되어온 백신이 효과를 나타낸 것인지 기대가 되고 있다. 한편 방역 관계자들은, 자신이 환자라고 생각되면 즉시 자신을 격리하도록 하여 조기치료를 받으면 회복될 가능성이 높다고 발표하고 있다.​ 에볼라 환자의 사망율이 초기에는 90%라고 발표되었으나, 최근 50-60%로 내려간 것은 그 사이 치료법이 향상된 것으로 보인다.  

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​5. 에볼라 바이러스는 5가지 형이 있다

에볼라 바이러스는 바이러스학에서 Mononegavirales order, Filoviridae family, Evolavirus genus로 분류되며, 현재 5가지 형이 알려져 있다.

1. Bundibugyo virus(문디부고 형)

2. Ebola vius

3. Sudan virus

4. Tai Forest virus

5. Reston virus

이 5가지 형 중에 5번 리스턴 바이러스는 인체에 병을 일으킨 예가 아직 발견되지 않았다.

 

 

6. 에볼라 바이러스의 모양과 크기

에볼라는 모양이 뒤틀어진 지렁이처럼 생겼다. 이것의 폭은80nm, 길이는 다양하여 평균 795-828nm이고, 최고로 긴 것은 14,000nm인 것도 있었다. 에볼라의 유전체인 RNA는 핵산과 단백질의 폴리머로 구성되어 있다. (1nm는 1,000,000분의 1mm이다.)

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에볼라 바이러스의 모양은 지렁이가 얽혀 있는 것처럼 보인다. 인체의 백혈구, 연한 내피세포, 간세포에 침투 증식하여 면역체계와 순환기관에 심각한 장애를 일으킨다.

 

 

7. 에볼라 바이러스 인체 어디를 어떻게 공격하는가

에볼라 바이러스가 인체에 들어와 주로 공격하는 부분은 내피세포, 백혈구 그리고 간세포이다. 백혈구는 인체 속을 단독으로 돌아다니면서 세균이나 이물질을 찾아내어 둘러싸서 포식하는 방어군이다. 그래서 백혈구는 ‘포식세포’(phagocytes)라는 이름도 가졌다.

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에볼라 바이러스는 백혈구라는 포식세포에 침입하여 그 속에서 스스로 단백질과 핵산을 합성하면서 증식하여 포식세포를 파괴한다. 포식세포가 대규모로 파괴되면 인체는 병에 대한 저항력(면역력)을 완전히 상실한다. 에볼라 바이러스는 내피세포이든 간세포이든 마찬가지 방법으로 세포를 파괴한다.

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8. 세계보건기구가 경고하는 에볼라 바이러스

세계보건기구(WHO)는 에볼라 바이러스에 대해 다음과 같이 알리고 있다.

1. 에볼라 바이러스 병(EVD)은 ‘에볼라 출혈열’이라고도 하며, 발병하면 증세가 심각하고 치명적이다.

2. EVD에 걸리면 90%가 사망하고 있다.

3. 에볼라는 주로 아프리카 중부와 서부 열대 우림지역에서 발생을 시작한다.

4. 에볼라 바이러스는 야생동물로부터 인체로 감염되며, 사람과 사람 사이에 전염된다.

5. 과일박쥐(fruit bat)가 에볼라 바이러스의 숙주이다.

6. 환자는 집중적인 의료 처치를 해야 하며, 아직 특별한 치료법이나, 사람(및 감염 동물)에게 사용할 백신이 개발되지 않았다.

 

 

9. 에볼라 바이러스를 다루는 최고 수준 안전 시스템 BSL-4

인간에게 치명적인 세균이나 바이러스는 에볼라 바이러스, 마버그(Marburg) 바이러스, 라사(Lassa) 바이러스, 천연두 바이러스 등 여러 가지가 알려져 있다. 전염성이 강하고 사망률이 높은 병원체가 나타나면 그러한 병원균에 감염된 환자의 격리, 보호, 치료만 아니라, 그 병원체를 찾아내어 조사하는 연구가 이루어진다. 이럴 경우 실무자들에게는 안전이 보장되는 보호장비와 연구시설이 필요하다.

 

즉 목숨을 걸고 위험성이 큰 병원체를 연구하고 백신을 만드는 등의 일에 참여하는 과학자와 의료진들은 안전시설과 방호복, 멸균 시스템 등이 특별히 잘 마련된 연구동이 반드시 필요하다. 치명적인 전염성 세균을 잘못 다루다가는 연구진 자체가 피해를 입고, 사방으로 오염시킬 위험이 따른다.

 

미국과 유럽연합의 질병관리본부(Centers for Disease Control and Prevention)는 위험도가 제일 낮은 병원체에 대해서는 ‘바이오안전수준-1(biosafety level-1. BSL-1)이라 하고, 위험 정도가 높아짐에 따라 최고위 위험 단계 병원균에 대해서 ’바이오안전수준-4‘(BSL-4)라 하고 있다. 그런데

BSL-4를 다루는 일에 참여하는 연구원들은 반드시 WHO와 질병관리본부가 인정하는 시설과 전문 인력을 가진 연구동에서만 방역 관련 일을 하도록 되어 있다.

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바이오안전수준-4에 관계하는 의료진과 연구원들이 착용하는 방호복은 특별하다. 그 옷은 마치 달에 착륙한 우주비행사의 우주복을 닮아 있어 우주복(space suit), 달착륙복(moon suit) 또는 블루슈트(blue-suit)라 불린다. 이 우주복에는 외부로부터 파이프를 통해 멸균된 공기만 주입되며, 공급되는 공기는 1기압보다 조금 높은 압력으로 보내준다. 압력이 높은 공기가 주입되면 세균이 포함된 외부의 공기가 방호복 안으로 침투할 염려가 적다.

 

 

BSL-4의 연구동에 출입할 때는 몇 번이고 진공실에 들어가 신체 주변의 공기를 최대한 뽑아내고, 소독된 물과 공기로 여러 차례 샤워 과정을 거치며, 그러고도 자외선실에 들어가 멸균 과정을 거친다.

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미국 정부가 인정하는 미국 내의 BSL-4 실험 시설은 15곳이고, 그 외에 오스트레일리아, 영국, 독일, 인도, 이탈리아, 일본, 네덜란드, 루마니아, 러시아, 남아프리카, 스웨덴, 스위스, 타이완, 가봉 등에 40여곳 지정되어 있다.

 

 

 

무균실에서 병원균을 다루는 모습이다.

 

 

 

바이오안전수준-4단계에서 병원균을 다루는 의료진의 우주복 속으로는 기압이 조금 높은 멸균된 공기를 공급한다.

 

 

10. 에볼라 바이러스 어떻게 막을 것인가?

우리나라의 여러 교회는 아프리카 각국 오지에 수많은 선교사를 파견하고 있다. 만일 선교사 중에 환자가 발생한다거나 하면, 우리나라는 아직 바이오안전수준-4의 방역시설도 미비된 상태인지라, 매우 당황스러운 불상사가 될 것이다.

 

1. 에볼라 발생지역으로 여행을 삼가하고, 그런 곳에서 활동하는 사람들에게는 시급히 상황을

경고해야 한다.

2. 에볼라 발생지역에서는 위험지역으로 이동하지 않아야 한다.

3. 의심스러운 환자에게 접근하지 않아야 하고, 수시로 손을 잘 씻는다.   

4. 환자가 발견되면 즉시 의료시설이 확립된 곳으로 격리하여 치료한다.

 

 

11. 바이러스란?

바이러스는 가장 간단한 구조를 가진 미생물로서, 평균 크기가 박테리아의 100분의 1 정도이다. 그렇게 작으면서도 그들은 생명체의 세포 속으로 침투하여 유전물질을 복제하면서 수 백배로 증식을 하고, 자연선택을 통해 진화를 일으키기도 한다.

 

바이러스는 너무 작아 광학현미경으로는 관찰할 수 없었기 때문에 1898년에야 최초로 '담배모자익

바이러스(TMV)라 불리는 바이러스가 발견되었다. TMV는 담배 잎의 세포 속에서 증식하여 잎을 못쓰게 만드는 식물 바이러스 중의 하나이다. 바이러스를 확인해 볼 수 있는 장비가 전자현미경이다.

 

 

 

담배모자익바이러스의 구조를 나타낸다.

 

 

바이러스는 세상에 사는 모든 동물과 식물, 미생물, 심지어 박테리아 속에서도 증식하여, 세포 또는 세균 자체를 파괴시킨다. 바이러스는 종류가 수백만 가지인데, 지금까지 미생물학자들이 조사한 종류는 5,000여종에 불과하다.

 

바이러스의 구조를 보면 중심부에 유전물질인 DNA나 RNA가 있고, 그 주변을 단백질이 싸고 있으며, 단백질 바깥은 지방질 물질이 외투처럼 덮고 있다. 이런 바이러스를 전파시키는 것은 식물체의 즙을 빨아먹는 진디물, 모기와 같은 곤충이 있다. 동물의 세포에 기생하는 바이러스는 접촉, 물, 음식, 기침할 때 공기 전염 등의 방법으로 감염이 된다.

 

사람들에게 장염을 일으키는 바이러스로는 노로바이러스(norovirus)와 로타바이러스(rotavirus)가 잘 알려져 있다. 인체를 포함한 동물체는 바이러스에 감염되면 그에 대항하는 면역반응이 일어난다. 그 덕분에 바이러스 병에서 회복이 되고 예방도 하며, 치료도 한다. 그러나 AIDS라는 바이러스에 대해서는 면역력이 생겨나지 않는다.

 

바이러스 병을 치료하는데는 세균성 질병 치료제인 항생제가 무용지물이다. 그러나 근래에 와서 항바이러스 약제가 몇 가지 개발되었다. 온 세계를 두렵게 하는 에볼라 바이러스의 백신은 다행히 2014년 연말에 와서 치료에 이용되기 시작한 것으로 보도되었다.      

 

 

 

에볼라 바이러스 환자가 많이 발생하는 지역을 나타낸다.

 

 

2014년 10월 1일에는 에볼라에 감연된 미국인 환자가 미국으로 입국한 사실이 발견되어 방역당국을 당황하게 만들었다. 그 환자가 거쳐온 과정에 비행장이라든가 비행기 내에서 접촉할 가능성이 있었던 모든 사람을 추적하여 이상 여부를 확인해야 하는 일은 엄청난 소동이 될 것이다. 에볼라는 금방 사라질 질병이 아니므로 인류는 다른 바이러스 질병과 다름없이 언제나 긴장 속에 방역에 힘써야 할 것이다.

 

 

제 나이보다 늙어보이는 노안···암 예후도 나빴다