PHWR 질병관리청 공식학술지
주간 건강과 질병(Public Health Weekly Report)

옴스크출혈열 바이러스(Omsk hemorrhagic fever virus)와 키야사나삼림병 바이러스(Kyasanur Forest disease virus)는 올소플라비바이러스(Orthoflavivirus, 2023년 이전에는 플라비바이러스[Flavivirus]로 명명)에 속한다[1]. 두 바이러스 모두 진드기를 매개로 하는 플라비바이러스(tick-borne flavivirus)에 해당하며 출혈성 증상 및 신경학적 증상을 유발하는 질병을 초래할 수 있다[2]. 옴스크출혈열 바이러스는 1945–1947년 러시아 옴스크 지방의 출혈열 환자에게서 처음 분리되었으며, 키야사나삼림병 바이러스는 1957년 인도 키야사나 지방 삼림 지역의 병든 원숭이에서 처음 분리되었다[3-5]. 옴스크출혈열 바이러스는 Dermacentor reticulatus, Dermacentor marginatus, Ixodes persulcatus 등의 진드기류를 통해, 키야사나삼림병 바이러스는 Haemaphysalis spp.에 속하는 진드기류를 통해 주로 전파되며, 숙주 진드기류에 의해 감염된 설치류와 유행 지역에서의 활동을 통해 인간에게 감염된다[6-10]. 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스는 감염 시 유사한 초기증상(발열, 오한, 근육통 등)을 보이며 심한 경우 눈, 코, 직장 등의 출혈과 신경학적 합병증을 일으킬 수 있다[6-13]. 그러나 두 질병 모두 아직 백신이 없고 예방이 어려워 정확한 진단검사가 필수적이다[6-8]. 특히 옴스크출혈열(Omsk hemorrhagic fever)은 잘못된 진단이나 경증사례 보고 누락 등의 이유로 정확한 감염자 수가 파악되지 않고 있으며[6], 옴스크출혈열과 키야사나삼림병(Kyasanur Forest disease) 모두 최근 풍토병 지역을 벗어나 새로운 지역으로 확장되고 있어 사회에 위협이 되고 있다[14,15]. 미래에 대한민국으로 유입될 가능성이 있는 옴스크출혈열과 키야사나삼림병을 신속하게 진단하고, 풍토병의 확산을 막기 위해서는 정확하고 현장에 적합한 진단검사법의 개발과 구축이 필요하다. 최근 현장진단의 발전으로 풍토병이 발생한 지역에서 출혈열 진단이 가능하게 되었지만, 자본 투자, 고도의 훈련 인력 및 국외의 기술 필요 등의 한계가 여전히 존재한다[16]. 이에 본 리뷰에서는 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스의 진단을 위한 실험실 진단검사법과 앞으로의 개발 방향을 알아보고자 한다.

옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스를 비롯한 진드기매개 플라비바이러스는 초기에는 비특이적인 임상증상을 보이기 때문에 정확한 진단을 위해서는 실험실 진단검사가 수행되어야 한다[17]. 진단검사법에는 바이러스 배양을 통한 병원체 검출, 혈청 내 항체의 검출, 바이러스 RNA 검출 등의 방법이 있으며, 효소면역측정법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)과 혈구응집억제(hemagglutination inhibition assay, HI), 보체결합반응(complement fixation, CF) 및 중화항체(neutralizing antibody, NT) 검사 등이 혈청학적 방법으로 사용된다(표 1) [2,6,17,18]. 감염 초기에는 혈액에서 바이러스 RNA를 검출하는 것이 가장 효과적이나 시간이 경과하면서 바이러스혈증은 감소하므로, 후기 단계에서는 혈청을 이용한 항체검사가 권장된다[2]. 특히 신경계 합병증이 의심되는 경우 뇌척수액을 이용한 검사가 중요하며 이때 바이러스 RNA 검출보다는 항체(특히 immunoglobulin M, IgM)를 검출하는 것이 더 효과적이다[2].

표 1옴스크출혈열 바이러스 및 키야사나삼림병 진단검사법의 장단점

진단방법 및 특징	장점	단점
바이러스 분리 및 배양법
바이러스 분리 및 배양법: 바이러스 배양을 통해 병원체를 분리	감염된 바이러스를 직접 검출할 수 있음	시간이 많이 소요됨. 고도의 실험시설과 전문인력이 필요함. 초기 빠른 진단에 적합하지 않음.
혈청학적 방법
효소면역측정법(ELISA): 항체의 양을 측정하여 감염 여부를 확인	대량의 검체를 신속하게 처리 가능. 자동화 가능.	교차반응으로 인해 플라비바이러스 간 정확한 구별이 어려움
혈구응집억제검사법(HI): 환자의 혈청 내에서 항체를 검출하여 병원체 감염 확인	항체의 증가를 통해 감염상태를 장기간 추적 가능	교차반응으로 인해 플라비바이러스 간 정확한 구별이 어려움
보체결합반응(CF): 항원-항체 결합 시 보체가 결합하는 점을 이용한 항체 검출 방법	간단한 원리로 감염 여부 확인 가능	민감도가 낮음. 고령의 환자 등에서 진단 정확도가 낮을 수 있음. 교차반응으로 인해 플라비바이러스 간 정확한 구별이 어려움.
중화항체검사법(NT): 환자의 혈청이 바이러스 배양을 억제하는지 확인	발병 초기부터 수년간 감염상태 추적 가능	교차반응으로 인해 플라비바이러스 간 정확한 구별이 어려움
분자진단법
역전사중합효소연쇄반응(RT-PCR): 바이러스 핵산(RNA)을 검출	감염 초기단계에서 신속하고 정확한 진단이 가능. 적은 바이러스의 양도 검출 가능.	복잡한 절차와 전문장비 필요. 전구기 이후 검출률이 낮음.
등온증폭검사법(RT-PSR): 현장에서 신속하게 바이러스를 검출할 수 있음	신속하고 간편한 진단 가능. 현장진단에 적합.	실험실에서 사용하는 다른 분자진단법보다 민감도가 낮을 수 있음

ELISA=enzyme-linked immunosorbent assay; HI=hemagglutination inhibition assay; CF=complement fixation; NT=neutralizing antibody; RT-PCR=reverse transcription-polymerase chain reaction; RT-PSR=reverse transcription-polymerase spiral reaction..

1. 바이러스 분리 및 배양법

바이러스 분리 및 배양법은 바이러스 진단을 위한 표준 검사법(gold standard)으로 여겨졌으나 최근 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR) 등의 진단검사법의 개발로 빠르게 대체되고 있다[16]. 또한, 생물안전등급 3등급 또는 4등급의 특수 실험실 시설이 필요하며 바이러스를 전자현미경으로 관찰하기 위한 숙련된 실험자가 필요하고, 관찰에 수일 혹은 수 주가 소요되는 등의 이유로 현재는 진단을 위한 초기 검사방법으로 사용하지 않는다[6,14,16,19].

2. 혈청학적 방법

혈청학적 방법은 일반적으로 사용되는 진단검사법이다[3-6]. 검체는 발병 이후 환자의 혈청 및 뇌척수액을 사용한다[2,16].

ELISA는 발병 첫 주부터 2–3주 후까지의 의심환자의 혈청 검체에서 항체의 역가를 측정할 때 가장 효과적인 방법이다[19]. 증상 발생 후 1주일 이내인 급성기의 혈청 또는 뇌척수액에서 IgM이 검출되거나, 2–3주 후 IgG의 역가가 4배 이상 증가하면 양성으로 판정된다[16,19]. 한 번에 많은 검체를 검사할 수 있고 자동화가 가능하며 객관적으로 음양성 결과를 판단할 수 있다는 장점이 있다[2,6].

혈구응집억제검사법은 전체 항체의 종류를 검출한다[6]. 항체의 역가는 발병 이후 첫 주 이내에 급격히 증가하여 장기간 지속되며, 급성기 이후 4배 이상의 역가 변화와 2차 항체반응을 관찰한다[2,6,20].

보체결합반응은 항체가 항원과 결합할 때 보체(complement)가 항원-항체 복합체에 비특이적으로 결합하는 점을 이용하여 환자의 혈청에서 감염으로 형성된 항체를 검출한다[2,6,20]. 다른 항체검사법에 비해 상대적으로 민감도가 낮으므로 다른 검사법과 병행하여야 하고, 일부 혹은 고령의 환자가 항체를 형성하지 않거나 항체 형성이 지연되는 경우가 있어 진단이 어려운 경우가 있다[2,6].

중화항체검사법은 환자의 혈청이 세포 단일층에서 바이러스의 배양을 억제하는지 확인한다[2,20]. 중화항체는 발병 후 첫 주부터 수년 혹은 평생 동안 검출되기 때문에 사후 및 추적 검사에 활용할 수 있다[2,6].

혈청학적인 진단은 진드기매개 플라비바이러스 간에 유사한 혈청복합체를 형성하기 때문에 혈청학적인 방법으로는 종 특이적인 항체를 구별하지 못해 원인 바이러스를 정확히 진단하지 못하는 한계가 있다[2,3,6]. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 진드기매개 플라비바이러스에서 매우 보존되어 있으나 서열 유사성이 낮은 비구조단백질(non-structural protein, NS1)을 이용하여 옴스크출혈열 바이러스와 진드기매개뇌염 바이러스 간의 교차반응을 크게 줄인 ELISA 진단검사법이 발표되는 등 다른 플라비바이러스와의 교차반응을 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다[21,22].

3. 분자적 방법(바이러스 핵산 검출)

바이러스 RNA 검출법에는 역전사 중합효소연쇄반응(reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR)을 이용해 혈액과 뇌척수액에서 바이러스 유전자 RNA를 증폭하여 원인 병원체를 확인하는 방법이 있다[2]. RT-PCR을 이용한 진단은 다양한 프라이머를 이용해 진드기매개 플라비바이러스 내에서 원인 바이러스를 구별하는 것이 가능하지만, 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스의 경우에는 감염 후 시간의 경과에 따라 제약이 따른다[2,6,17,18]. 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스는 증상 발생 전 또는 전구기(prodromal phase)에 매우 짧은 기간 동안 바이러스가 혈류로 침투하여 전신으로 퍼지는 바이러스혈증(viremia)이 나타난다[2,6,17,18]. 이 때문에 환자가 출혈열 증상이나 중추신경계 질환을 보이고 체내에서 체액성 면역반응(humoral immune response)이 시작된 이후에는 혈액에서 바이러스가 검출되지 않는다[2,6,17,18]. 일부 플라비바이러스에서 신경계 합병증이 동반되는 경우 바이러스혈증 이후에도 뇌척수액에서 PCR로 바이러스를 검출한 사례가 있으나, 검체 채취 시기나 체내 바이러스 농도, 질병 단계 등에 따라 검출률의 변동이 크며 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스의 검출은 아직 보고되지 않았다[23]. 현재로서는 RT-PCR을 이용해 옴스크출혈열 바이러스 또는 키야사나삼림병 바이러스를 검출하는 방법은 진드기나 숙주동물에 바이러스가 존재하는지 확인하기 위한 선별검사 혹은 사후 검체 조사(死後 檢體 調査, investigation of post-mortem samples)에 더 적합하다고 여겨진다[6,19]. 하지만 RT-PCR 혹은 실시간 역전사 중합효소연쇄반응(real-time RT-PCR)을 이용한 검사법은 진드기매개뇌염 바이러스(tick-borne encephalitis virus), 란갓 바이러스(Langat virus), 일본뇌염 바이러스(Japanese encephalitis virus) 등 50종 이상의 올소플라비바이러스 간 구별이 가능하고 교차반응도 보이지 않는 장점이 있기 때문에 지속적인 분자진단검사법 개발이 진행되고 있다[17-19]. 최근 연구에서는 검체 내 적은 양의 바이러스를 검출하기 위해 이중 역전사 중합효소연쇄반응(nested RT-PCR)과 real-time RT-PCR을 거치는 2단계 real-time RT-PCR을 이용하기도 하며, 현장에서 신속하고 간편하게 바이러스를 확인할 수 있는 등온검사법(isothermal assay)인 역전사 중합효소 나선 반응(reverse transcription-polymerase spiral reaction, RT-PSR)을 이용한 방법 등 새로운 검사법이 발표되고 있다[14,18]. 따라서 PCR을 기반으로 한 분자진단검사법으로 옴스크출혈열 바이러스 혹은 키야사나삼림병 바이러스를 검출하기 위해서는 역학적, 증상적으로 바이러스의 감염이 의심되는 경우에 증상이 시작되기 전이라도 신속하고 적절한 시기에 진단이 이루어져야 하며, 적은 양의 바이러스도 같은 속 내의 바이러스와 구별되어 민감하게 검출할 수 있는 검사법의 개발이 필요하다[2,6,15,18].

옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스는 감염 시 발열, 오한, 두통 등 유사한 초기 증상을 보이며, 증상이 매우 심각하거나 치명적일 수 있고 예방 및 치료가 어려운 질병을 일으키는 병원체로 분류되어 국내에서도 생물안전수준 제4위험군으로 분류해 관리하고 있다. 두 바이러스 모두 아직 사람 간 전파는 보고되지 않았으나 발생 지역에서는 이미 풍토병으로 자리 잡았고, 환경의 변화, 야생동물의 이동, 사람들의 이동 등의 이유로 발병 지역이 점차 확장되고 있다[9,15,24]. 옴스크출혈열 바이러스는 풍토병 지역인 러시아를 넘어 카자흐스탄까지 확산이 보고되고 있으며, 키야사나삼림병 바이러스의 경우 원래 인도 카르나타카 주에서 주로 발생했으나 인근 주로의 확산이 진행되고 있고 인도 국경 인근의 중국에서도 바이러스가 보고되었다[9,13,15]. 특히 최근 기후변화와 환경개발로 인해 병원체를 가지고 있는 숙주(동물, 곤충)의 서식지가 파괴됨에 따라 사람과 숙주 간 접촉 빈도가 증가할 가능성이 커지고, 세계적인 인구 이동이 증가함에 따라 새로운 감염병의 국내 출현 가능성이 높아지고 있다[24,25]. 현재 국내에 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스를 특정하여 진단할 수 있는 검사법은 도입되어 있지 않다. 두 바이러스 모두 러시아, 인도 등 특정 지역에서 발생하는 바이러스이며 아직 국내에서는 바이러스가 보고되지는 않았으나, 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스의 숙주인 진드기류(Ixodes spp. 및 Haemaphysalis spp.)가 서식하고 있기 때문에 진단검사법의 구축과 함께 진드기를 매개로 한 바이러스의 유입 가능성을 모니터링할 필요가 있다[26].

옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스 모두 항바이러스 치료제가 없으며 대증적 치료가 이뤄진다[6,8]. 진드기매개뇌염 바이러스 백신으로 감염 예방이 가능하나, 항원 유사성으로 인한 항체 교차반응을 이용한 것으로 공식적으로 사용하는 방법은 아니며, 효과를 입증하는 데이터도 충분하지 않다[3,8,12,19]. 현재 옴스크출혈열 바이러스의 진단에는 혈청학적 방법이, 키야사나삼림병 바이러스의 진단에는 real-time RT-PCR이 표준 검사법으로 여겨진다[6,11]. 옴스크출혈열 바이러스와 키야사나삼림병 바이러스를 진단하는 데 있어 가장 큰 과제는 뇌염과 출혈열 증상을 보이는 다른 진드기매개 플라비바이러스와 구별하여 진단하는 것이다[27]. 대개 혈청학적인 진단방법은 진드기매개 플라비바이러스 감염증과 항체 간 상동성이 높아 원인 바이러스를 특정하기에 적합하지 않다고 여겨지며, PCR을 기반으로 한 분자진단검사법은 혈액에서 바이러스 검출이 가능한 전구기에 효과적으로 진단검사가 가능하다는 한계가 있다[2,3,6,18]. 다만, 전구기 이후에 신경계 합병증이 동반될 경우 뇌척수액에서 바이러스 RNA가 검출될 수 있으나, 이 경우에도 검출률이 낮다[2,3,6]. 전구기 이후에는 일반적으로 항체 검출이 보다 효과적인 검사법으로 여겨진다[2]. 따라서 같은 속 내의 바이러스를 구별할 수 있는 보다 정확한 검사법이 개발되어야 하고 감염이 의심되면 신속한 진단이 진행되어야 감염병을 초기에 발견하여 확산을 막을 수 있다. 이와 더불어 다양한 온도 및 습도의 환경과 의료자원 등이 제한적인 지역에서도 높은 민감도와 정확도를 보일 수 있는 현장진단법이 개발된다면, 풍토병 및 비풍토병 지역에서도 바이러스의 신속하고 효과적인 진단에 도움이 될 것이며, 새로운 지역으로 확산을 막을 수 있을 것이다[16].

Ethics Statement: Not applicable.

Funding Source: None.

Acknowledgments: None.

Conflict of Interest: The authors have no conflicts of interest to declare.

Author Contributions: Conceptualization: GRS, SHL, HJY. Data curation: GRS. Formal analysis: GRS, SHL, HJY. Resources: SHL, HJY. Supervision: YSC. Writing – original draft: GRS, SHL. Writing – review & editing: SHL, HJY, YSC.