15. 바이러스학 총론

1. 15. 바이러스학 총론 • 제 1 절 바이러스학 개요 • 역사 • 정의 • 제 2 절 바이러스의 일반 성상 • 구조 • 형태와 크기 • 화학조성 • 물리.화학적 저항성 • 제 3 절 바이러스의 분류 • 범친화성 바이러스 (Pantropic virus) 혹은 내장친화성 바이러스(Viscerotropic virus) • 신경성 바이러스 (Neurotropic virus) • 호흡성 바이러스(Pneumotropic virus) • 피부 친화성 바이러스(Dermotropicvirus) • 기타 • 제 4 절 바이러스 이외 감염성 병원체 • 바이로이드(Viroid) • 프리온(Prion) • 제 5 절 바이러스의 증식과정 • 흡착 • 침입 • 탈각 • 핵산, 단백질 등의 생합성 • 성숙과 방출 • 바이러스 간섭 제 6 절 바이러스학 관련 연구방법 방법 크기. 형태 관찰 바이러스 정량법 제 7 절 바이러스의 항원-항체반응 중화반응 보체결합 반응 적혈구 응집 억제반응 형광항체법 효소면역흡착측정법 제 8 절 바이러스의 변이와 유전 돌연변이 유전적 상호작용 비유전적 상호작용 제 9 절 바이러스의 감염증 감염과 발증 바이러스 감염증의 임상 바이러스 감염증의 면역 바이러스 감염증의 예방 바이러스 감염증의 치료 바이러스 감염증의 진단

2. 제 1 절 바이러스학 개요 역사 바이러스 (virus) – 라딘어로서 독 (毒; venom) 을 의미 제너(Jenner) – 1798년 천연두 바이러스에 대한 예방접종을 시행 파스퇴르(Pasteur, L.) - 1884년 광견병(미친개병)백신을 개발 파스퇴르, 코흐 (Koch, R)- 많은 병원성 세균의 분리에 성공하고 감염증의 원인 해명에 공헌하였으나 세균과 그 독소에 의하여 생기지 않는 감염증의 존재도 인식 용액성 생물 전염체 (Contagiumvivumfluidum) - 1892년에 러시아의 이바노스키(Iwanowski)는 담배모자이크병이 세균 여과장치를 통과하는인자에 의하여 발병되는 것을 발견 스텐리 (Stanley) - 1935년 담배모자이크병을 보이는 잎으로부터 담배모자이크병 바이러스를 결정화하였다. 엔더즈 (Enders)- 1949년 조직 배양법의 기초를 세워 폴리오 바이러스의 실험관내 (in vitro) 증식에 성공하였다. 세퍼 (Shaeffer) – 1995년 폴리오 바이러스의 결정화하여 물리.화학적으로 해명 2. 정의 바이러스는 일반적으로 다음과 같이 정의된다.

3. ①바이러스는 세균 여과장치를 통과하는 직경 약 20-40nm 의 가장 작은 감염성 인자이다. 그 형태는 광학현미경으로 관찰되지 않으므로 전자현미경이 필요하다. ②바이러스는 그 유전자로서 DNA 혹은 RNA 중 어느 하나의 핵산만을 갖는다. ③바이러스 핵산은 단백질의 각 (殼)에 싸여 있으며, 바이러스 입자(비리온, virion)를 형성한다. ④ 바이러스는 생세포에서만 증식한다. 즉 인공배지에서는 바이러스의 증식이 불가능하다. 그 증식은 감염숙주 세포내의 제기능이 필요하다. 바이러스는 그 자신으로서 인공배양액 상에서 증식할 수는 없고, 반드시 살아있는 세포를 증식에 필요로 한다. 이러한 점에서 바이러스는 세균, 진균, 원충 등과는 근본적으로 다르다.

4. 제 2 절 바이러스의 일반 성상 구조 핵(core) - 핵산과 단백질로 부터 구성 캡시드(capsid)- 단백질의 외각 뉴클레오캡시드(nucleocapsid) – 갭시드가 둘러싸여 있음 캡소미어 (capsomere) - 갭시드가 모여 갭소미어로 구성 (각각의 캡소미어는 서로 간의 공유결합으로 연결) 각각의 캡소미어가 서로 간에 입방 대칭(cubic symmetry) 혹은 나선형 대칭 (helical symmetry) 을 이루는가에 따라 정이십면체(icosahedral) 혹은 나선형 모양의 뉴클레오캡시드를 형성 엔베로프(envelope)-단백질(때때로 당단백질)과 지질로부터 구성혹은 뉴클레오캡시드를 형성 (지질을 함유하여 에케르 같은 지용성의 용매에 의하여 파괴되기 때문에 그 비리온은 감염성을 잃어버림) 스파이크 (spike) - 엔베로프의 표면에 있는 당단백질로 돌기상태로 존재 2. 형태와 크기 바이러스는 뉴클레오켑시드의 형태, 즉 정이십면체 혹은 나선형인가에 따라서 또는 엔베로프의 존재 유무에 따라서 다음 네 종류의 형태로 크게 구분된다.

5. ①엔베로프가 없는 정이십면체 비리온 (naked icosahedral virion) : 캡시드의 형태적 단위인 캡소미어는 입방적 대칭으로 배열되어 정이십면체를 형성한다. (피고나 바이러스, 아데노 바이러스 등 : 그림 15-1a) ② 엔베로프가 없는 나선상의 비리온(naked helical virion) : 캡시드는 나선대칭으로 배열한다. (담배모자이크 바이러스, 박테리오파지 등 : 그림15-1b). ③ 엔베로프가 있는 정이십면체 비리온 (enveloped icosahedral virion) : 정이십면체 뉴클레오 캡시드가 리포단백으로 이루어진 외피에 싸여 약간 다형성의 구상을 보인다(헤르페스 바이러스, 토가 바이러스 등 : 그림 15-1c). ④엔베로프가 있는 나선형 비리온(enveloped helical virion): 나선형의 뉴클레오 엔베로프에 싸여 전체로는 구상을 보인다. 다형성도 있다 (오소믹소 바이러스, 파라믹소 바이러스 등 : 그림 15-1d). 기본형에 속하지 않는 바이러스; 폭스 바이러스 (캡시드가 없지만 핵산의 주위를 외막(coat)이 둘러싸고 있다). 바이러스의 종류에 따러서 비리온의 크기는 약 20-450nm에 이른다. 대부분의 바이러스는 작지만, 어떤 종의 바이러스(두창 바이러스 등)는 그 최대 직경이 300-450nm를 보인다. 프라스마, 리케차, 클라미디아도 거의 같은 크기이다.

7. 3. 화학조성 핵산 바이러스는 DNA 혹은 RNA의 핵상을 게놈 (genome)으로 갖고 있음. 바이러스 DNA 혹은 RNA의 뉴클레오티드 사슬은 단일 사슬 혹은 이중사슬이다 대부분의 DNA 바이러스는 이중나선의 DNA를 갖는다. 대부분의 RNA 바이러스는 단일 사슬 RNA를 갖는다. 예외) 파보 바이러스 – 게놈은 단일사슬DNA 레오 바이러스 – 게놈은 이중사슬 RNA 바이러스 핵산 분자량은 2.0-240X106달톤 정도 유전자 수는 바이러스 게놈의 크기 보다 다른 수 개-수백 개로 이루어진다. 대부분의 DNA 바이러스의 게놈은 단일의 분자로부터구성 RNA 바이러스는 복수의 RNA 분자로 구성(인플루엔자, 레오 바이러스등) 분절(segment) – 단수가 아닌 복수 또는 이상으로 구성하는 일컷는 하나의 단위 피코나 바이러스, 파라믹소 바이러스 등의 RNA형 바이러스는 1 분자의 RNA로 구성

8. (2) 단백질 바이러스의 구성성분 단백질의 대부분은 캡소미어를 구성하고 일부는 핵산과 함께 코아(core)를 형성 엔베로프를 갖는 바이러스의 경우 엔베로프 상의 스파이크 단백이 감수성 세포상의 수용체에 흡착한다. 엔베로프를 갖지 않은 바이러스는 캡시드 단백이 감수성 세포상의 수용체에 흡착한다. 단잭질은 항원성을 갖기 위하여 바이러스 감염 개체에 면역반응을 야기시킴 구조 단백 이외에 폴리머라아제 등 여러 종류의 효소를 갖음 (3) 지질 엔베로프를 갖는 바이러스는 숙주세포의 세포막 형성분을 엔베로프에 갖고 있다(에테르, 클로로포름, 쓸개즙산염 등의 지용성 용매에 의해 불활) 폭스 바이러스는 지질을 바이러스 입자 중에 갖고 있음 4. 물리.화학적 저항성 온도 바이러스는 열에 대해 저항성이 약하다. 60°C, 30분간의 가열에 으하여 불활화 B형간염 바이러스는 가열에 대하여 저항력이 크지만, 100°C, 10분간의 가열에 의해 불활화 바이러스는 저온에 안정되며 -70°C에서 수년간, 4°C에서는 수개월 간 활성을 유지

9. (2) 수소이온 농도 바이러스는 일반적으로 중성 혹은 약한 알칼리에서 안정 엔테로 바이러스와 아데노 바이러스의 구분을 위해 산성 조건에서의 안정성 시험을 수행 (산성에서 라이노 바이러스 – 급히 불활성화,) (엔테로 바이러스 – 안정) (3) 자외선, 방사선 바이러스는 자외선, X-선과 γ-선 등의 방사선에 따라 급속히 불활화 (4) 화학약품 에테로, 클로로포름, 쓸개즙산염 등의 지질 용해제는 엔베로프를 함유하는 바이러스를 불화 바이러스의 불화에는 차아염소산소다, 포름알데히드, 그루탈알데히드, 희석 염산, 알코올 등이 사용

10. 제 3 절 바이러스의 분류 • 생물에 감염되느냐에 따른 4가지로 분류 • 동물 바이러스, 식물 바이러스, 곤충 바이러스, 세균 바이러스 • 200종 이상의 사람을 포함한 동물 바이러스 존재 • 동물 바이러스의 분류 • 핵산의 종류, 사슬의 수, 사슬의 형태, 캡시드 대칭성, 엔베로프의 유무와 성상 (그림 15-2) • 분류의 기준 – 비리온의 형태, 조성, 증식 양식 등 • 과 (Family) 에는 -viridae • 아과(Subfamily)에는 – virinae예, Influenza virus – family of RNA viruses, Orthomyxoviridae • 속(Genus) 에는 – virus를 붙임 • 바이러스 분류 국제위원회 (international committee on taxonomy of virus ; ICTV) • 바이러스의 물리, 화학적 분류 이외에 바이러스가 일으키는 임상증상에 따른 분류법 (표 15-1) • Viral classification starts at the level of order and follows as thus, with the taxon suffixes given in italics: • Order (-virales) • Family (-viridae) • Subfamily (-virinae) • Genus (-virus) • Species Species names generally take the form of [Disease] virus.

12. 바이러스의 분류 범친화성 바이러스 (Pantropic virus) 혹은 내장친화성 바이러스(Viscerotropic virus) 바이러스혈증(viremia) 을 일으켜 전신의 장기에 감염시켜서 염증을 일으키는 비아러스 (예; 두창 바이러스, 홍역 바이러스, 풍진 바이러스, 황열바이러스 등) 2. 신경성 바이러스 (Neurotropic virus) 신경조직에 감염을 일으켜 각종 신경증상을 일으키는 바이러스 (예; 폴리오 바이러스, 광견병 바이러스, 일본뇌염바이러스 등 3. 호흡성 바이러스(Pneumotropic virus) 호습기에 감염하여 코염(비염), 인두염, 후두염, 기관지염, 허파염(폐렴)등의 임상증상을 일으키는 바이러스(예; 인플루엔자, 아데노바이러스 등) 4. 피부 친화성 바이러스(Dermotropic virus) 피부, 점막에 친화성이 강하여 이들 조직에 감염하여 발진, 물집(수포), 연속종 등의 피부점막증을 일으키는 바이러스 (단순 헤르페스 바이러스, 수두. 대상포진 바이러스 등)

14. 5. 기타 눈 친화성 바이러스(oculotropic virus) 결막, 망막 등의 눈 조직에 감염하여 결막염, 각막염, 각막궤양, 출혈성 결막염 등의 눈 증상을 일으키는 바이러스 (예; 아데노 바이러스, 헤르페스 바이러스 등) (2) 간 친화성 바이러스 (hepatotropic virus) 간(肝)에 감염하여 급성 간염, 만성 간염, 간경변, 원발성 간세포암 등의 다양한 간질환을 일으키는 바이러스 (예; A형간염 바이러스, B 형간염 바이러스 등) (3) 침 친화성 바이러스 (salivary gland-tropic virus) 귀밑샘(이하선), 턱밑샘(악하선) 등의 침샘네 감염하여 침샘 종양, 침샘염 등의 증상을 일으킨다. 사이토메갈로 바이러스의 잠복 감염부위로서 침샘이 가상된다. (예; 유행성 귀밑샘염, 사이토메갈로 바이러스 등) (4) 조혈장기 친화성 바이러스 (hematopoietic tissue-tropic virus) 림프구에 감염하여 이상증식을 일으키거나 감염 림프구를 사멸체 하여 숙죽에 면역결핍을 일으키는 바이러스 (예; 사람 면역결핍 바이러스 (HIV), 사람 성인 세포 백혈벙 바이러스 등) (5) 소화기 친화성 바이러스 (gastrointestinal tract-tropic virus) 소화기에 감염하여 설사, 복통, 발열 등 소화기 증상을 일으키는 바이러스 (예; 로타 바이러스, 카리시 바이러스, 엔테로 바이럿, 아데노 바이러스 등) (6) 선천성 기형유발 바이러스 (congenital anomaly-inducing virus) 임신 초기에 태아에 감염하여, 유산. 사산을 일으키거나 출생시에 많은 종의 선천성 기형아를 발생케하는 바이러스 (사이토메가로 바이러스, 풍진 바이러스 등)

15. 제 4 절 바이러스 이외 감염성 병원체 식물을 숙주로 하는 바이로이드 동물을 숙주로 하는 프리온 1. 바이로이드(Viroid) 식물에 감염병을 일으키는 바이러스보다 작은 감염성 병원체로 오직 핵산인 RNA(분자량 70,000 – 120,000)만으로 구성되어 있고 DNA나 구조단백질이 없다. RNA는 단일가닥으로서 양쪽 끝부분이 공유결합되어 머리핀 (hair pin) 모양의 환형 구조. 구조 RNA는 약 400여 개 전후의 뉴클레오티드로 구성되어 화학적으로 침번 추출이 가능 감염, 증식이 알려져 있지 않음 2. 프리온(Prion) DNA 나RNA 핵산 없이 분자량 3만 정도의 당 단백질의 다량체로 구성 전염성이나 유전성 질환을 일으키는 프리온을 PRPSC(scrapie prion protein)라고 한다. 정상 단백질인 PRPSC 는 동물 2차 구조에서 동일, 허나 접힘(folding) 이 달라서 3 차 구조상에서 차이가 보임 3차 구조의 PRPSC는 단백질 분해효소 뿐만 아니라열, 멸균, 살균체, 자외선 등에 강한 저항성 PRPSC는 숙주의 면역반응을 일으키지 않음 세포 내에서 아밀로이드봉(amylodroas, fibrils)의 형태로 응집 세포질 소포(cytoplasmic vesicle)에서 발견되고 분비 정상 PRPSC는 단백질 분해효소에 미우 민감하게 반응하여 쉽게 분해될 뿐만 아니라 주로 세포 표면에 발현

16. PRPSC은 전형적인 퇴행성 뇌질환의 하나인 해면상 뇌병변(spongiform encephalopathy) 을 일으킴 여기에 속하는 전염성 및 유전성 질환 사람 - 쿠루(kuru), 크로이츠펠트 야콥병(Creutzfeldt-Jakob disease; CJD), 게르스트만 스트로이러 증후군(GerstmannStraussler syndrome; GSS), 치명적 가족성 불면증(Fatal Familial Insomnia; FFI) 등 동물 – 양의 스크래피(scrapie), 소의 해면상 뇌병변(bovine spongiform encephalopathy; BSE/광우병, mad cow disease), 사슴류의 만성 소모성 질환(cronic wasting disease; CWD: 노새, 사슴, 고라니), 밍크의 전염성 뇌병증(transmissible mink encephalopathy) 등 사람에게 유전형태로 나타나는 것- CJD, FFI, GSS 1990년대 후반 영국에서 시작된 광우병(mad cow disease, bovine spongiform encephalopathy BSE)와 40대에서 급진직인 진행형태를 보이는 CJD가 대중적으로 알려짐 CJD

17. 제 5 절 바이러스의 증식과정 바이러스의 증식환 (replicative cycle) 흡착, 침입, 탈각, 핵산단백 등의 생합성, 성숙, 방출의 과정으로 나눔 흡착 바이러스 입자가 세포의 표면에 충돌하여 정전기적으로 부착하는 것에 의하여 감염이 개시된다. 수용체 (receptor) – 세포 표면에 바이러스와 결홥하기 쉬운 수용체 부착부위(attachment site)- 수용체에 부착하기 위한 입자 (예; 폴리오 바이러스 – 사람이나 원숭이 세포에 잘 흡착 (adsorption) 이외의 동물세포 (마우스, 햄스터, 코끼 등)에 흡작 되지 않음 인플루엔자 바이러스 – 수용체 파괴효소 (receptor destroy enzyme; RDE)로 파괴하면 바이러스의 흡착은 일어나지 않음. 엔베로프에는 적혈구 흡착 스피아크와 뉴라미니데이스가 존재 (Hemagglutinin (HA) 스파이크는 흡착이 일어나는 부착부위인 것으로 여김) 2. 침입 바이러스가 세포 내로 침입 (penetration)하는 양상은 바이러스의 종류에 따라 다르며 약간의 차이가 있다 (그림 15-3).

18. 흡착 침입 탈각 방출 핵산단백 등의 생합성 성숙

19. 침입에는 크게 4가지로 나뉨 음 (飮) 바이러스 작용 (viropexis) 식균현상과 비슷한 과정에 의하여 바이러스 입자가 침입한다 (폭스 바이러스 등). (2) 엔베로프 융합 (envelope fusion) 엔베로프롸 세포질막과의 융합이 일어난 후에 뉴클레오켑시드가 세포 내에 칩임 (3) 세포 내 핵산 방출 세포막상의 수용체 부위에 바이러스 입자의 흡착이 일어나서 양자의 상호작용에 의하여 다음에 기술한 탈각이 세포 표면에서 일어난다. 핵산의 내용물이 세포 내에 들어간다. (4) 직접침입 세포막을 통하여 바이러스 입자가 직접 세포막에 침입한다. 3. 탈각(uncoating) 바이러스 핵산을 사고 있는 엔베로프나 갭시드가 파괴되어 감염성의 핵산이 세포질로 방출되는 단계

20. 4. 핵산, 단백질 등의 생합성 바이러스 생합성 DNA 바이러스는 DNA 성분을 핵에서 합성하며 단백성분을 세포질 내에서 합성한다. (예외; 폭스 바이러스는 대부분의 성분을 세포질 내에서 합성한다.) RNA 바이러스는 거의 모든 성분을 세포질 내에서 생성 (예외; 오소믹소 바이러스, 파라믹소 바이러스, 레트로 바이러스는 생합성의 일부를 핵 내에서 이루어진다.) (2) 단백질 합성 바이러스 핵산 및 단백합성을 촉매하는 가종 효소를 생산하고 숙주세포의 대사과정을 억제 바이러스 특이 산물의 합성을 촉진하는 조절단백의 합성이 일어남 (3) 핵산의 복제와 전사 6가지 형태의 바이러스 핵산의 복제와 전사 ①이중사슬 DNA 바이러스(아데노 바이러스과 , 폭스 바이러스과 등): 이중사슬의 DNA는 자손 바이러스 DNA 합성의 주형으로서 움직이는 것을 볼 수는 없지만, 켑시드 단백이나 복제에 필요한 표소단백의 합성을 위하여 mRNA의 잔사를 위한 주형이 된다. ②단일사슬DNA 바이러스 (파보 바이러스과): 마이너스 (-) 사슬의 DNA에 따라서 이중사슬이 되는 증식형(replicative form; RF) 이 만들어진다. RF에 따라서 초기, 후기 단백합성을 위한 mRNA가 전사된다. RF의 플러스 (+)사슬을 주형으로 하여 바이러스의 마이너스 사슬 DNA가 합성된다.

21. ③이중사슬 RNA 바이러스(레오 바이러스과): 이중사슬 RNA 바이러스의 한 가닥으로부터 바이러스 입자 내의 RNA 의존 RNA 포릴머라아제에 따라 전사된 플러스 사슬 RNA로 되며 mRNA로서 작용한다. 이러한 플러스 사슬 RNA는 이중나선 RNA합성을 위한 주형으로 된다. ④플러스 사슬 RNA 바이러스 (피코나 바이러스과, 토가 바이러스과 등): 바이러스의 플러스 사슬 RNA는 mRNA로서 작용한다. 또한 플러스 사슬 RNA에 따라 +/-RNA의 RF가 생겨 자손 바이러스의 플러스 사슬 RNA가 합성된다. ⑤마이너스 사슬 RNA 바이러스(오소믹소 바이러스과, 파라믹소 바이러스과 등): 바이러스의 마이너스 RNA 가 바이러스 입자 내의 RNA 의존 RNA 포리머라아제에 따라 프러스 사슬 RNA가 합성된다. 이것이 mRNA로서 작용한다. 플로스 사슬 RNA에 따라서 RF를 거쳐 마이너스 사슬 RNA를 가진 자손이 생성된다. ⑥역전사효소를 가진 RNA 바이러스 (레트로 바이러스과): 바이러스 플러스 사슬 RNA를 가진 바이러스에 따라 역전효소에 의한 RNA-DNA 잡종이 형성된다. 다음으로 이중나선 DNA 중간체가 되어 숙주세포의 DNA에 들어간다. 이렇게 끼어 들어간 바이러스 기원의 DNA로 부터 플러스 사슬 RNA가 전사된다. 이것이 mRNA로서 기능한다.

23. 5. 성숙과 방출 복제된 바이러스 핵산과 합성된 바이러스 구성단백질이 집합하여 바이러스의 성숙(maturation)이 일어난다. 새로운 성숙 바이러스가 세포 밖으로 방출(release)된다. 6. 바이러스 간섭 간섭(interference) 바이러스 감염된 숙주에 다른 바이러스가 중복 감염되는 경우 중복 감염된 바이러스의 증식이 억제되는 것 먼저 들어온 바이러스를 간섭하는바이러스 ①수용체의 변화: 간섭 바이러스에 의하여 세포의 수용체가 파괴된다. 중복 감염된 바이러스가 흡착되지 않는다. ②대사계의 변화: 간섭 바이러스의 증식 결과, 세포 대사계의 변화를 끝내어 중복 감염 바이러스의 생합성이 불충분하게 된다. ③바이러스 증식 억제인자(interferon; IFN)의 산생: 간섭 바이러스의 감염에 의해 세포 내에 바이러스 증식 억제인자가 생겨 이것의 작용에 의해 중복 감염 바이러스의 증식이 억제된다. 1954년에 일본 사람이 그리고 1967년 이삭(Isaacs)등이 발육난 장뇨막에서 생성되는 인플루엔자 증식 억제인자의 존재를 보고 (2) 인터페론(interferon; IFN) 불활성 바이러스, 이중나선 RNA, 세포, 미코프라스마, 리케차, 원충, 세균내 독소, 미토겐 등은 숙주세포에 인터페론 유도물질 (interferon inducer).

25. 제 6 절 바이러스학 관련 연구방법 실험동물, 발육계란, 배양세포 등의 생세포를 사용하여 바이러스 실험 방법 실험동물 접종 생쥐 (mouse), 토끼, 햄스터, 원숭이 등의 뇌내, 복강내, 피부밑, 피부내, 경비, 경구 접종이 행해짐 – 최근에는 조직배양으로 많이 대치 (2) 발육란 접종 유정란에 바이러스액을 접종하여 증식을 행한다. (3) 조직배양법 ①초대배양(primary culture) ②세포주(cell strain) 혹은 2배체 세포주 (diploid cell line) ③수립세포계 (established cell line)

26. 세포배양상에서 바이러스 증식의 지표의 현상 가. 세포병변 효과 : 바이러스가 배양세포에 흡착, 침입한 세포 내에서 증식. 많은 자손 바이러스가 복제 숙주세포에서 많은 변성세포가 나타남. 세포병변 효과 (cytopathogenic effect; CPE) – 바이러스와 세포와의 상호작용에 의하여 특이하게 나타난는 효과 CPE에서 보이는 세포의 변성과 용해, 세포의 원형과, 다핵거대세포의 형성, 세포 응집덩어리의형성, 세포 표면으로부터 세포의 유리 등 나. 플라크의 형성 : 단층배양 세포에 바이러스를 접종후 우무배지를 넣어 굳혀 무색의 반 (플라크,plaque)을 형성한 (plaque forming unit; PFU)것으로 바이러스의 정량으로 사용. 다. 적혈구 흡착형상 : 바이러스의 증식에 따라 숙주 세포막상에 적혈구응집소(hemagglutinin)가 형성. CPE가 보이지 않게 되어도 바이러스 감염 세포와 많은 동물의 적혈구를 혼합할 경우 적혈구 흡착현상 (hemadosorption)이 나타난다. 라. 형질전환 : 종양 바이러스를 일종의 세포에 접종한 다음, 적당한 배양시간을 경과하면 감염 세포는 형질전환 (transformation)을 일으킴. 형태변화와 함께 단층배양 중에 특이하게 쌓여 올라오는 포커스를 형성한다. The cytopathic effect of severe acute respiratory syndrome coronavirus

27. 2. 크기. 형태 관찰 바이러스 입자의 크기와 형태관찰 – 전자현미경 그외에 바이러스 입자의 형태관찰 방법 그림자법(shadowing method), 전자밀도 (electron density) 초박절편법(ultrathin section method) – 바이러스의 내부구조도 밝힘. 3. 바이러스 정량법 감염성과 관계없이 바이러스 입자 수를 측정 감염성 바이러스의 입자수를 측정하는 방법 바이러스 입자의 정량 ①전자현미경에 의한 방법 : 바이러스 입자 수와 라텍스 (latex) 입자 수의 비로 바이러스 입자 수를 산정하는 방법 ②적혈구 응집반응 (hemagglutination; HA): 일부 바이러스는 그 표면에 적혈구 응집소 (hemagglutinin )를 이용하여 적혈구의 응집 정도로 알아보는 방법 (인플루엔자 바이러스, 풍진 바이러스 등)– 바이러스의 감염성과는 관계없음. 시험관 모든 면에 적혈구가 확대되는 것은 HA 양성이며 적혈구가 한점에 떨어지는 것은 음성이다(그림 15-6)

28. (2) 감염성 바이러스의 정량 ①플라크 혹은 포커스의 측정 : 1개의 바이러스가 세포에 흡착. 침입하여 증식하는 것으로, 세포에 재감이 되어 플라크가 형성. 접종 바이러스의 희석도, 접종액량, 프라크 수에 따라 바이러스 시료 중의 감염성 바이러스가 정량된다. 종양 바이러스의 경우 포커스 (focus)를 형성하여 바이러스의 정량이 가능. ②폭 크: 폭스 바이러스과의 바이러스와 페르페스 바이러스는 발육계란의 장뇨막에 감염하여 그 표면에 폭크(pock)라 칭하는 반점을 형성. 이 포크수에 의하여 바이러스의 정량을 Pock-forming unit로 하여 산정하는 방법 (플라크 형성법에 비하여 정확성이 떨어짐) ③ 50% 감염 측정법 : 희석된 바이러스를 감수성 세포 (조직배양, 발육계란, 실험동물)에 접종한다. 일정시간뒤 Reed-Muench ID50(50% infectious dose) 법 등으로 50% 감염가 LD50(50% lethal dose)을 측정. 발육 계란을 사용하여 판정하는 경우 EID50(50% egg infectious dose), 조직배양 세포에서 CPE로 판정하는 경우에는 TCID50(50% tissue culture infectious dose)이라 부르는 단위를 사용함. Viral Plaques of Herpes Simplex Virus

29. 제 7 절 바이러스의 항원-항체반응 중화반응(neutraliztion; NT) 바이러스와 이에 대한 항체를 반응시켰을 때, 바이러스의 감염성이 감소되는 현상. 중화항체 - (neutralizing antibody)이것에 관여하는 항체 바이러스의 역가 (titer)를 알게 되면 중화항체의 역가를 측정할 수 있다. 항체의 특이성을 미리 알면 바이러스의 혈청형(serotype) 을 동정할 수 있다. 2. 보체결합 반응 바이러스 항원과 바이러스 감염자 혈청 중에 있는 항체가 결합한 다음 다시 보체가 결합한다. 보체결합 반응(complement fixation; CF)은 바이러스 감염증의 혈청진단에 사용.

30. 3. 적혈구 응집 억제반응 바이러스 의한 적혈구 응집반응 (hemagglutination ; HA)은 항체에 의하여 특이적으로 억제된다. 적혈구 응집 역제가 (hamegglutination inhibition ; HI) - HA을 완전히 억제한 혈청의 최고 희석배수 단계희석한 피검 혈청에 일정량의 바이러스액 (HA 항원, 보통 4HA 단위)을 가한 다음 적혈구 부유액을 첨가하여 적혈구 응집상을 판정 혈청 중에 비특이적으로 HA를 억제하는 물질(nonspecific inhibitor)이 존재하기 때문에 반응 전에 미리 혈청을 RDE, 트립신, 과요소산 등으로 불활화 처리한다. 4. 형광항체법 바이러스 항원에 대한 항체에 형광색소를 표식하여 항원에 항체가 결합하여 있는 상태를 자외선 조사에 의하여 빛을 발하는 형광으로 판정하는 방법 조직과 세포 내에 있는 바이러스 항원의 동정과 국소적으로 존재하는 물질의 관찰이 가능 세포를 고정하지 않은 채 형광항체법 (fluorescent antibody technique ; FA)을 이용해 세포막상의 바이러스 항원(membrane antigen : MA)을 검출할 수 있다. 5. 효소면역흡착측정법 효소면역흡착즉정법(enzyme-linked immunosorbent assay; ELISA)- 형광항체법에서 상요하는 형광색소 대신에 효소표식을 사용하는 방법. 항원-항체반응이 있은 후에 효소기질 등을 넣어 바이러스 항원을 정량할 수 있으며, 이 방법은 특이성과 감도가 우수하다.

31. ELISA diagram 4. 형광항체법 (fluorescent antibody technique ; FA) 5. 효소면역흡착측정법 (enzyme-linked immunosorbent assay; ELISA)

32. 제 8 절 바이러스의 변이와 유전 바이러스 유전자의 복제가 이루어질 때 이상이 생겨 어버이 바이러스와는 다른 변이체 (mutant) 가 생긴 것. 바이러스 변이의 기전으로는 돌연번이(mutantion), 유전적 상호작용, 비유전적 상호작용이 있다. 돌연변이 핵산의염기배열이 변화됨으로써 일어나는 현상 단일의 뉴클레오티드 (점 돌연변이, Point mutation) 수많은 뉴클레오티드 변화(결실, deletion; 첨가, addition; 역전, inversion) 자연 돌연변이 (spontaneous mutation)- 다른 생물의 경우와 같은 정도의 변이율 (DNA 의 경우 약 10-10정도로 생김) 여러 종류의 돌연변이원(자외선, X-선, 열, pH, 아초산, 5’-브로모유라실 등의 화학물질 등)에 의해 발생율이 높아짐 생성되는 변이체는 어미 바이러스와는 다른 유전형(genotype)를 가진 선택에 의하여 그 자손 (mutant clone)이 확립되며, 어미 바이러스 (야성 바이러스, wild type virus)와 다른 표현형(phenotype) 을 보이게 되고 이것이 마카(marker)로 된다. 마카(Maker)의 종류 바이러스 입자 자체의 항원성 변이 인플루엔자 바이러스의 HA(적혈구 응집소)나 NA(뉴라미데이스)가 연속성으로 혹은 불연속성으로 변이

33. (2) 항바이러스제 감수성의 변화 아사클로빌(ayclovir)은 페르페스 바이러스의 특이적 싸이민키나아제 활성을 저해해하는 항헤루페스제이지만, 변이 바일러스에서의 어사이크로쿠로빌 내성이 알려졌다. (3) 플라크의 변화 변이 바이러스에서 형성된 플라크의 크기와 모양이 어미 바이러스와 다르게 된다. (4) 조건치사 변이체 변이체는 특정의 조건하에서 증식이 일어나지 않게 됨. 온도 감수성 변이체(temperature-sensitive mutant ;TS 변이체)로 저온 (32 ˜ 35°C)에서는 증식이 가능, 고온 (30 ˜ 45°C)에서는 증식할 수 없다. (5) 결핍 간섭인자 (defective interfering particle; DI입자) 정상 바이러스 입자의 증식을 간섭하여 억제하는 작용 DI입자는 핵산이 짧아 복제의 속도가 빠르고 정상바이러스와 결합하여 그 증식을 억제 바이러스액을 고농도로 감염시키면 DI 입자가 증식함 DI 입자의 존재는 바이러스의 지속감염 성립 기전의 하나 2. 유전적 상호작용 유전적 재조합 (genetic recombinant) - 같은 세포에 2종 이상의 바이러가 동시에 감염시, 유전자의 일부가 교환되어 어미 바이러스와는 다른 자손바이러스가 생기는 것 이때 생기는 자손 바이러스를 재조합체(recombinant)라고 함.

34. 재조합체(recombinant)기전 유전적 재조합 핵산 1 분자를 바이러스에 감염시키는 경우 일어나는 현상으로 2종 이상의 바이러스 핵산분자간에 절단과 재결합이 일어나 재조합체가 생성 (2) 유전적 재결합(Genetic reassortment) 인플루에자 바이러와 레오 바이러스의 게놈이 동시에 감염을 일으키는 경우, 바이러스 입자의 성숙과정에서 서로 간의 분절이 하나 혹은 수개의 상태로 서로 혼합하기 때문에 어미 바이러스와는 다른 자손 바이러스가 생기는 현상. 이러한 기전에 의하여 새로운 바이러스를 생성하며 때로는 유행(판더믹)을 일으킴

35. 3. 비유전적 상호작용 2 종 이상의 바이러스가 동시에 감염하면 양 바이러스에 의하여 생성되는 유전자 산물(gene products)간에 상호작용이 일어나는데, 이러한 경우 바이러스의 표현형질은 변화하지만 게놈은 변화하지 않는다 (그림 15-9).

36. 표현형 혼합 (phenotyping mixing) 어떤 바이러스의 게놈이 다른 바이러스가 만든 캡시드 혹은 엔베로프에 싸여서 바이러스 생산이 이루어지는 것 (게놈은 변화를 받지 않기 때문에 2대째 이후는 어미 바이러스와 완전히 같은 성성을 갖게 됨) (2) 다배수성(polyploidy) 복수의 게놈이 동일한 바이러스 입자 중에 존재하는 것 양자간에 유전적 교환은 없고 계대 후에는 2종류의 다른 바이러스가 별개로 생김 (3) 상보성(complementation) 하나로서는 완전한 바이러스 증식이 일어나지 않는 조건에서 두 종류의 바이러스가 유전자 산물의 수준에서 상호간에 작용을 일으켜서 감수성 바이러스 입자를 생성한는 현상 라우스 육종 바이러스는 어떤 종의 세포에서 엔베로프의단백합성 못함 그러나 조류의 백혈벙 바이러스가 합쳐지면 RSV가 만들어짐 . 파보 바이러스과에 속하는 아데노 관련 바이러스(adeno associated virus ; AAV)는 단독으로 증식할 수 없지만 아데노 바이러스가 추가된면 AAV의 불완전한 DNA합성기능이 보완되어서 AAV의 증식이 일어남을 확인 할 수 있음.

37. 제 9 절 바이러스의 감염증 감염과 발증 증상감염과 무증상감염 증상감염(현성감염, apparent infection) 과 무증상감염(불현성감염, inapparent infection)의 차이 (표 15-3)

38. (2) 용균감염, 지속감염 및 발암감염 바이러스 감염은 용균감염, 지속감염 및 발암감염의 3가지로 대별 (그림 15-10)

39. ①용균감염 (용해감염, lytic infection) ; 바이러스가 세포에 감염, 증식한 결과 현저한 세포병변 효과(cytopathogenic effect ; CPE)로 다량의 자손 바이러스가 방출 용균감염은 생체에서 일어남 발증으로부터 치료까지 수일 내지 수주의 급성 경과를 보이는 급성 감염증과 비교 ②지속감염 (persistent infection) 및 발암감염 바이러스가 숙주세포 및 생체에 공존관계를 성립하여 세포는 바이러스 증식을 소량으로 생성, 방출하여 유전자를 보존하면서 생존을 계속한는 감염. 가. 세포배양에서의 지속감염 (그림 15-11)

40. ❶세포수준의 지속감염(persistent infection in cell); 파라믹소 바이러스 등 출아를 행하는 바이러스의 감염 형태 세포에 바이러스 감염이 인식된다. 형광항체 염색에 의하여 전 세포에 바이러스 항원이 검출 지속감염의 성립에는 바이러스 온도 감수성 변이주화, 결손 간섭 (DI)입자의 형성 및 바이러스 감염에 의하여 유발된 인터페론 생성 등이 관여 ❷ 세포집단 수준에서의 지속감염(persistent infection in cell population level); 바이러스 감염 세포의 집단과 비감염 세포의 집단이 공존하고 있는 상태 감염 세퐁는 자손 바이러스를 생산하면서 사멸되고, 방출 바이러스는 주변의 미감염 세포에 감염. 세포집단 전체에서 보면 지속감염이 성립되는 양상을 뜻함. ❸ 유전자 수준에서의 지속감염 (persistent infection in cell in genomic level) : DNA형 종양 바이러스와 RNA형 종양 바이러스는 바이러스 유전자가 감염 세포의 DNA 중에 들어가는 경우가 많다.

41. 나. 생체 수준에서의 지속감염: 지속감염을 잠복감염, 만성감염, 지발성 감염의 3 가지 ❶잠복 감염(latent infection): 급성 현성감염 혹은 불현성의 초감염 후, 바이러스의 체외로 배설은 확인되지 않지만, 바이러스는 세포 내에서 남아서 장기간 잠복 나중에 면역이 떨어지거나 여러 종류의 자극에 응하여 잡복 바이러스의 재활성화 (reactivation)가 일어나 바이러스의 출현과 증상이 재발 (헤르페스 바이러스과, 파보바 바이러스과) ❷만성감염 (chronic infection) : 감염성 바이러스가 일생동안 생산, 방출을 계속하는 감염계 바이러스는 직접적으로 CPE를 보이지 않는다. (B형간염 바이러스, C형간염 바이러스 , 성인 T세포 백혈병 바이러스) ❸지발성 감염(slow infection) ; 어떤 종류의 바이러스가 장시간에 걸쳐 점진적으로 세포의 기능을 없애서 결국은 죽음에 이르게 한는 것. (아급성 경화성 범뇌염(subacutesclerosingpanencephalitis; SSPE), 진행성 다소성 백질뇌염증 (progressive multifocal leukoencephalopathy; PML), 크로이츠펠트 야콥병 등) (표 15-4)

42. 2. 바이러스 감염증의 임상 (표 15-5) 호흡기도 감염증 (respiratory infection) 감염 경로 – 환자의 기침, 재채기(비말)에 의해 감염 대표적인 바이러스 – 홍역, 볼거리, 풍진, 인플루엔자, 라이노, RS등 (2) 소화기 감염증 (gastrointestinal tract infection) 감염 경로 – 분말과 입에 의해 감염 (음식 또는 음료수의 오염, 직접적인 손가락을 통한 입) 대표적인 바이러스 – 엔테로 바이러스, 레오 바이러스, 로타 바이러스, 아데노 바이러스, 놀워크 바이러스 증상 – 설사, 복통등의 급성 위장염 (3) 피부 감염증 (skin infection) 감염 경로 – 피부 손상부분이나 주사 또는 곤충에 물려서 감염 대표적인 바이러스 – 사람의 유두종 바이러스, 전염성 연속종 바이러스, 단순 헤르페스 바이러스 1, 2 형(찰과상을 통해 감염), 광견병 바이러스 (감염된 개에 의해 감염) (4) 눈 감염증 (ocular infection) 감염 경로 – 감염된 손가락, 기구 등에 의해 결막이나 각막에 감염 대표적인 바이러스 – 엔테로 바이러스 70형은 급성 출혈성 결막염, 아데노 바이러스 8, 19, 37형은 유행성 각막염을 유발 (5) 비뇨. 생식기 감염증 (urinary tract and genital infections) 감염 경로 – 요로로 감염되는 바이러스가 아님 (홍역, 볼거리 등의 전신감염의 경우 요도로 배출, 선천충진증후군, 선천성 사이토메갈로 바이러스 감염증을 보이는 환자에서 감염원이 관찰됨) 대표적인 바이러스 – 단순 헤르페스 바이러스 2형 등

43. (6) 수직감염 (vertical infection) 감염 경로 – 병원미생물이 어미 바이러스노부터 자손에게로 직접 전파되는 감염 대표적인 바이러스 – 풍진 바이러스, 시아토메갈로 바이러스, 단순 헤르페스 바이러스, 두창 바이러스 등

44. 3. 바이러스 감염증의 면역 비특이적 방어기구 ①자연 저항성 (natural resistance): 자연적으로 바이러스 감염에 대한 저항성 (피부점막, 코털, 기도 섬모, 눈썹, 장관운동, 혈액, 뇌관문(blood brain barrier) 등 ②세포 수준의 저항성 : 바이러스에 대한 수용체의 소지 여부, 침입 후의 바이러스 증식 가능성 여부, 허용성 및 비허용성에 의해 결정 ③ 탐식: 단구(monocyte)나 조직 큰세포 (macrophage)등의 단핵성 탐식세포 (phagocyte)는 바이러스 감염에 대한 비특이적인 역활 담당 큰포식세포에 의해 직접증식 억제 - 단순 헤르페스 바이러스, 사이토메갈로 바이러스 , 수포성 구내염 바이러스 등 큰포식세포가 생성하는 인터페론에 의한 증식억제 – 충진 바이러스, 인플루엔자 바이러스, 단순 헤르페스 바이러스 등 ④NK 세포 : 대형 세포에서 그 세포질 중에 아질호성 과립이 존재하기 때문에 대과립 림프구(large granular lymphocyte ; LGL)로 불리는 NK세포 (natural killer cell)는 비특이적으로 암세포나 바이러스 감염 세포에 손상을 줌 ⑤인터페론 – 감염세포가 바이러스의 증식을 억제하기 위해 내놓는 물질 백혈구, 림프구, 섬유모세포, NK세포, 큰포식페소 등의 세포에 의해 IFN이 생성

45. (2) 특이적 방어기구 바이러스 항원 및 바이러스 관련 항원 자극물질 ①체액면역 (humoral immunity) B세포 유래의 형질세포가 만드는 것으로 IgG, IgM, IgA, IgD, IgE항체가 존재, 바이러스 감염의 방어 IgG, IgM, IgA항체가 중요. 가. IgM항체 : 바이러스 감염 후 최조로 혈중에 출현 보체결합능이 강하여 바이러스 중화, 바이러스 감염세포의 파괴에 중요한 역활 나. IgG항체: 중화항체의 대부분을 차지하는 항체, 태반을 통과하며, 신생아는 어머니로부터 IgG를 받아 출생 1년 이내에는 여러 종류으 바이러스로부터 방어가 가능 다. IgA항체 : 점막이나 외분비액 중에 검출. 점막에 감염되는 바이러스 감염의 초기단계에서 생체 방어 담당 라. 보체 (complement) : 항체에 의한 바이러스의 중화반응을 증강. IgM은 보체 존재하에서 바이러스 중화작용을 발휘. IgG에 의하여 바이러스 중화속도가 증가. 마. 항체의존 세포매개 세포독성 (antibody dependent cell-mediated cytotoxicity ; ADCC) : 바이러스 감염 세포에 항체가 결합하는 경우, Fc 수용체를 가진 NK 세포의 작용에 의하여 바이러스 감염 세포가 파괴됨.

46. ②세포면역 (cellular immunity): 큰포식세포 ( MΦ)는 바이러스 입자난 바이러스 감염세포를 탐식하여 단편화한 바이러스 항원을 주요 조직접합성 복합체 (major histocompatibility; MHC) 의 클라스 II 항원 위에 제시하여 항원제시세포 (APC)로서 기능을 한다(그림 15-12).

47. 4. 바이러스 감염증의 예방 백신과 예방접종 바이러스 백신에 의한 예방접종은 집단의 면역상태를 높여 바이러스병의 예방에 큰 효과를 갖기위함 (2) 생백신 장점 – 면역 한후에 경과가 자연 감염에 가깝다. 중화항체를 생성 세포성 면역과 비특이적 방어기구의 활성화를 유도 단점 – 사람의 면역능의 상태와 체질 등에 따른 강한 부작용으로 발작, 수포 경절, 발열, 뇌염을 일으킴

48. (3) 사백신 (불활화 백신) 장점 – 혼합 다가 백신으로 사용 가능 접촉자에게 전파가 없음 단점 – 수회의 추가 면역이 필요할 수 있음 분비형 IgA항체의 생성이 적음 국소 점막의 바이러스 증식을 억제하지 못함 (4) 바이러스의 소독 엔베로프가 있는 바이러스 - 알코올, 에테르, 양이온 계면활성제 등 (엔베로프가 지질을 함유하고 있기 때문 강한 항바이러스 작용하는 소독 – 차아염소산소다, 포르말린, 클루탈알데히드 등

49. 5. 바이러스 감염증의 치료(그림 15-13, 표 15-8)

50. 5. 바이러스 감염증의 치료(그림 15-13, 표 15-8)