라이노바이러스

Rhinovirus
라이노바이러스
Isosurface of a human rhinovirus, showing protein spikes
라이노바이러스
과학적 분류Edit this classification
(순위 없음): 바이러스
영역: 리보비리아
왕국: 오르소나비래
문: Pisuviricota
클래스: Pisoniviricetes
순서: 피코르나비랄레스
가족: 피코르나바이러스과
속: 엔테로바이러스
포함된 그룹
  • 라이노바이러스 A
  • 라이노바이러스 B
  • 라이노바이러스 C
계층적으로 포함되지만 전통적으로 제외된 분류군

라이노바이러스(고대 그리스어: ῥίς, 로마자: rhis "nose"), gen ῥινός, 로마자 표기: 코의 코, 라틴어: v īrus)는 Picornaviridae 계통의 엔테로바이러스 속에 속하는 양성 감각의 단일 가닥 RNA 바이러스입니다. 라이노바이러스는 인간에게 가장 흔한 바이러스 감염원이며 일반 감기의 주요 원인입니다.

3종의 라이노바이러스(A, B, C)는 표면 항원이나 유전자에 따라 다른 최소 165종의 인식형을 포함하고 있습니다.[1] 지름이 약 30나노미터로 가장 작은 바이러스 중 하나입니다. 이에 비해 천연두와 백시니아 같은 다른 바이러스는 약 300나노미터로 10배 정도 큰 반면, 인플루엔자 바이러스는 약 80~120nm 정도입니다.

라이노바이러스는 에어로졸, 호흡기 비말, 포마이트 및 사람 간 직접 접촉을 통해 전파됩니다.[2] 이들은 주로 기도의 비강 상피세포를 감염시키며 인후통, 기침, 코막힘 등 가벼운 증상을 유발합니다.[3][4] 그러나 라이노바이러스 감염은 영유아, 노인, 면역력이 저하된 사람에게 더 심각한 질병을 유발할 수 있습니다. 라이노바이러스도 천식 악화의 주요 원인으로 인식되고 있습니다.[5]

2023년 12월 현재 라이노바이러스 감염증에 대한 FDA 승인 백신이나 항바이러스 치료제는 없습니다.[4]

역사

1953년, 한 무리의 간호사들이 가벼운 호흡기 질환을 일으켰을 때, 존스 홉킨스 대학의 윈스턴 프라이스는 코 통로 샘플을 채취하여 최초의 라이노바이러스를 분리했는데, 그는 이 바이러스를 존스 홉킨스의 이름을 따서 JH 바이러스라고 불렀습니다.[6][7] 그의 연구 결과는 1956년에 발표되었습니다.[8]

전염 및 역학

주 기사: 감기

라이노바이러스는 공기 중 에어로졸, 호흡기 비말 및 사람 간 직접 접촉을 포함한 매개체(오염된 표면)를 통해 전파될 수 있습니다.[2] 라이노바이러스는 스테인리스 스틸이나 플라스틱과 같은 표면에서 몇 시간 동안 생존할 수 있습니다. 손 씻기나 소독제로 표면을 닦는 등의 실천이 라이노바이러스 전파 예방에 효과적입니다.[9]

라이노바이러스는 일반 감기의 주요 원인입니다. 증상에는 인후통, 콧물, 코막힘, 재채기 및 기침이 포함되며 때로는 근육통, 피로, 권태감, 두통, 근육 약화 또는 식욕 감퇴가 동반됩니다. 라이노바이러스 감염증은 인플루엔자에 비해 발열과 극심한 탈진이 덜합니다. 어린 아이들(<5세)은 일년 중 최대 34%의 어린이를 대상으로 한 지역사회 감시 연구에서 발견할 수 있는 높은 감염률을 경험합니다.[10] 라이노바이러스는 연중 검출이 가능하나 가을과 겨울에 라이노바이러스 발생률이 더 높으며 대부분의 감염은 9월에서 4월 사이에 발생합니다.[11] 계절성은 학년이 시작되고 실내에서 더 많은 시간을 보내는 사람들로 인해 바이러스의 전염 가능성이 증가하기 때문일 수 있습니다.[12] 라이노바이러스가 37°C(98.6°F)보다 33°C(91.4°F)에서 우선적으로 복제된다는 점을 고려하면, 특히 야외의 낮은 주변 온도도 요인이 될 수 있습니다.[13] 습도와 같은 다른 기후 요인이 라이노바이러스 계절성에 영향을 미칠 수 있지만 이에 대한 증거는 혼합되어 있습니다.[14][15]

라이노바이러스의 영향을 가장 많이 받는 사람들은 유아, 노인 및 면역력이 저하된 사람들입니다.[3]

병인

인간 라이노바이러스의 주요 유입 경로는 상기도(입과 코)입니다. 라이노바이러스 A와 B는 호흡기 상피세포에서 CD54(Cluster of Differentiation 54)라고도 알려진 "주요" ICAM-1(세포간 접착 분자 1)을 결합 수용체로 사용합니다. A와 B 아래의 일부 하위 그룹은 "마이너" LDL 수용체를 대신 사용합니다.[16] 라이노바이러스 C는 cadherin 관련 가족 구성원 3(CDHR3)을 사용하여 세포 진입을 매개합니다.[17] 바이러스가 복제되고 퍼지면서 감염된 세포는 케모카인과 사이토카인으로 알려진 조난 신호를 방출합니다.

바이러스가 호흡기에 들어간 후 15분 이내에 표면 수용체에 부착되는 등 감염이 빠르게 발생합니다. 감염 후 2일 이내에 50%가 조금 넘는 사람들이 증상을 경험할 것입니다. 잠복기가 20시간 미만인 경우는 약 5%에 불과하고, 그 반대의 극단적인 경우에는 잠복기가 4일 반 이상인 경우도 5%에 이를 것으로 예상됩니다.[18]

인간 라이노바이러스는 우선적으로 33°C(91.4°F)에서 자라며, 이는 인간의 평균 체온인 37°C(98.6°F)보다 더 춥습니다. 따라서 이 바이러스는 호흡기류가 (추운) 외부 환경과 지속적으로 접촉하는 상기도를 감염시키는 경향이 있습니다.[13]

라이노바이러스 C는 A, B종과 달리 심각한 감염을 일으킬 수 있습니다.[19] 이 연관성은 교란자를 제어한 후 사라집니다.[20] 물론 자원이 부족한 지역에서 증상성 호흡기 질환에 감염된 유아들 사이에서는 라이노바이러스 종과 질병 중증도 사이에 연관성이 없는 것으로 보입니다.[21]

분류학

엔테로바이러스 종 A, B, C, D 및 라이노바이러스 A, B, C의 최대 가능성 계통수는 라틴 아메리카에서 분리됩니다. 5'UTR 영역은 VP4/VP2 코딩 서열보다 재조합 이벤트의 영향을 훨씬 더 많이 받습니다. "리노바이러스"의 하반신 마비 특성이 보입니다.[22]

라이노바이러스는 이전에 피코르나바이러스과에 속하는 속으로 분류되었습니다. 국제바이러스분류학위원회(ICTV) 제39차 집행위원회(EC39)는 2007년 6월 캐나다에서 새로운 분류학적 제안과 함께 회의를 가졌습니다. 2008년 4월, 국제 바이러스 분류 위원회는 다음과 같은 변경 사항을 투표하고 비준했습니다.[citation needed]

  • 2005.264V.04 Picornaviridae 과의 기존 라이노바이러스 속에서 다음 종을 제거합니다.
    • 인간 라이노바이러스 A
    • 인간 라이노바이러스 B
  • 2005.265V.04 피코르나바이러스과에 속하는 엔테로바이러스 속에 다음과 같은 종을 지정합니다.
    • 인간 라이노바이러스 A
    • 인간 라이노바이러스 B
  • 2005.266V.04 피코르나바이러스과(Picornaviridae)에서 기존의 라이노바이러스(Rhinovirus) 속을 제거하는 방법. 참고: 라이노바이러스 속은 이로써 사라집니다.

이번 합병은 바이러스의 두 '장르'가 바이러스학적 의미에서 크게 다르지 않다는 근거에 따른 것입니다. 그들은 동일한 게놈 조직과 입자 구조를 가지고 있으며 계통 발생이 항상 단일 계통 발생은 아닙니다.[citation needed]

2009년 7월, ICTV는 엔테로바이러스 속에 세 번째 종인 인간 라이노바이러스 C를 추가하는 제안을 투표하고 승인했습니다.

  • 2008.084V.A.HRV-C-Sp 2008.084V 엔테로바이러스(Enterovirus) 속, 피코르나바이러스과(Picornaviridae)에 인간 라이노바이러스 C라는 새로운 종을 생성합니다.

분류학적 제안은 총 215건으로 2005년 제8차 ICTV 보고서 이후 승인 및 비준되었습니다.

종류들

2020년 이전에는 엔테로바이러스(모든 라이노바이러스 포함)를 혈청형에 따라 분류했습니다. 2020년 ICTV는 VP1 유전자의 유전적 다양성을 기반으로 모든 새로운 유형을 분류하는 제안을[23] 승인했습니다. 인간 라이노바이러스 유형 이름은 RV-Xn 형태이며, X는 라이노바이러스 종(A, B 또는 C)이고 n은 인덱스 번호입니다. 종 A와 B는 100까지 동일한 지수를 사용한 반면 종 C는 항상 별도의 지수를 사용했습니다. 유효한 인덱스 번호는 다음과 같습니다.[1]

  • 라이노바이러스 A: 1, 1B, 2, 7-13, 15, 16, 18-25, 28-34, 36, 38-41, 43-47, 49-51, 53-68, 71, 73-78, 80-82, 85, 88-90, 94-96, 100-108
  • 라이노바이러스 B: 3-6, 14, 17, 26, 27, 35, 37, 42, 48, 52, 69, 70, 72, 79, 83, 84, 86, 91-93, 97, 99, 100-104
  • 라이노바이러스 C: 1-57

구조.

인간 라이노바이러스 유전체, 비리온 구조 및 종

라이노바이러스는 길이가 7200~8500nt 사이의 단일가닥 포지티브 센스 RNA 유전체를 가지고 있습니다. 게놈의 5' 말단에는 바이러스로 암호화된 단백질이 있고, 포유류 mRNA와 마찬가지로 3' poly-A 꼬리가 있습니다. 구조 단백질은 유전체의 5' 영역에 암호화되어 있고 3' 말단에는 비구조 단백질이 암호화되어 있습니다. 이것은 모든 피코르나바이러스에 대해 동일합니다. 바이러스 입자 자체는 외피가 없고 구조가 12면체입니다.

바이러스 단백질은 하나의 긴 폴리펩티드로 번역되며, 이 폴리펩티드는 구조적 및 비구조적 바이러스 단백질로 절단됩니다.[24]

바이러스의 구조는 1985년 마이클 로스만(Michael Rossmann)이 이끄는 퍼듀 대학(Purdue University)과 위스콘신 대학(University of Wisconsin)의 연구원이 X선 결정학을 사용하여 결정되었습니다. 이 바이러스는 큐빅으로 밀접하게 포장된 배열과 유사하게 각 단위 세포(공간군 P231, 198번)에 4개의 바이러스 입자를 갖는 큐빅 결정을 형성하는 결정화되었습니다.[25]

인간 라이노바이러스는 VP1, VP2, VP3 및 VP4의 4가지 바이러스 단백질을 포함하는 캡시드로 구성됩니다.[25][26] VP1, VP2, VP3는 단백질 캡시드의 주요 부분을 형성합니다. 훨씬 더 작은 VP4 단백질은 더 확장된 구조를 가지고 있으며 캡시드와 RNA 유전체의 경계면에 있습니다. 이 단백질들은 각각 60개의 사본이 20면체로 조립되어 있습니다. 항체는 VP1-VP3의 외부 영역에 있는 항원결정부의 감염에 대한 주요 방어 수단입니다.

신종 항바이러스제

라이노바이러스 감염증을 치료할 수 있는 FDA 승인 항바이러스제는 현재 없습니다.[4] 여러 새로운 항바이러스 화합물이 FDA 승인까지 진행하기에 충분한 효능 없이 임상 시험에서 테스트되었습니다. 라이노바이러스, 또는 보다 광범위하게는 피코르나바이러스를 대상으로 하는 화합물은 다음과 같습니다.

  • Rupintrivir는 라이노바이러스 감염증 치료를 위해 개발된 펩티도메틱 약물입니다.[27] Rupintrivir는 인간 라이노바이러스 3C 단백질분해효소를 억제하고 번역 후 라이노바이러스 다단백의 절단을 방지하여 바이러스 조립 및 복제를 방지합니다. 건강한 지원자를 대상으로 실험적으로 유도된 라이노바이러스 감염을 사용한 루핀트리비르의 임상 2상 시험에서 바이러스 부하 및 증상 중증도 감소에 효능이 입증되었습니다. 그러나 자연 감염을 치료하는 루핀트리비르를 테스트하는 추가 실험은 최소한의 이점을 보여주었고, 추가 임상 개발은 중단되었습니다.[28]
  • 플레코나릴은 피코르나바이러스에 의한 감염 치료를 위해 개발된 경구용 생체이용 항바이러스제입니다.[29] 이 약물은 VP1의 소수성 주머니에 결합하여 작용하며, 바이러스가 RNA 유전체를 표적 세포로 방출하지 못할 정도로 단백질 캡시드를 안정화시킵니다. 임상 3상은 증상 발생 후 24시간 이내에 복용하면 증상 지속 시간이 약간 감소하는 것으로 나타났습니다.[30][31] 그러나 FDA는 부작용에 대한 우려, 비백인 참가자에 대한 제한된 효능, 24시간 내에 대부분의 환자를 치료하기 어렵다는 이유로 플레코나릴의 승인을 거부했습니다.[32][33]

라이노바이러스 감염 증상을 줄이는 것을 목표로 하는 다른 치료법으로는 면역 조절제가 있습니다. 이들은 유익한 항바이러스 반응을 촉진하거나 증상과 관련된 염증 반응을 감소시킬 수 있습니다. 비강 내에서 사용되는 인터페론-알파는 인간 라이노바이러스 감염에 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 이 약물로 치료를 받은 지원자들은 코 출혈과 같은 부작용을 경험했고 약물에 대한 내성이 생기기 시작했습니다. 그 후, 치료에 대한 연구는 중단되었습니다.[34] 흡입된 부데소나이드는 마우스에서 바이러스 부하와 전염증성 IL-1β를 감소시키는 것으로 나타났습니다. 중증 알레르기 천식 치료를 위해 개발된 오말리주맙은 라이노바이러스에 감염된 천식 환자의 증상 중증도를 감소시키는 증거를 보여주었습니다.[28]

2018년, 임페리얼 칼리지 런던의 연구원들과 요크 대학과 피르브라이트 연구소의 동료들에 의해 새로운 일련의 항리노바이러스 화합물이 보고되었습니다. 이 분자는 피코르나바이러스가 바이러스 캡시드를 조립하기 위해 필요한 숙주 세포의 효소인 인간 N-미리스토일트랜스퍼라제를 표적으로 하여 감염성 비리온을 생성합니다. 이 시리즈의 납 화합물인 IMP-1088은 바이러스 캡시드 단백질의 숙주 미리스토일화를 매우 강력하게 억제하고 감염성 바이러스 형성을 방지하여 다양한 라이노바이러스 혈청형 또는 폴리오바이러스 및 구제역 바이러스를 포함한 관련 피코르나바이러스에 노출된 배양체에서 세포의 생존력을 구제했습니다.[35] 이들 화합물은 숙주 인자를 표적으로 하기 때문에 모든 혈청형에 대해 광범위하게 활성을 가지며, 바이러스의 내성 돌연변이에 의해 극복될 가능성은 거의 없는 것으로 생각됩니다.[35]

백신개발

혈청형 간 교차 보호가 거의 또는 전혀 없기 때문에 이러한 바이러스에 대한 백신은 없습니다. 사람에게 영향을 미치는 최소 165종의 인간 라이노바이러스가 알려져 있습니다.[1] 그러나 VP4 단백질에 대한 연구는 인간 라이노바이러스의 많은 혈청형 중에서 고도로 보존되어 있어 미래의 범혈청형 인간 라이노바이러스 백신의 가능성을 열어주는 것으로 나타났습니다.[36] VP1 단백질에서도 비슷한 결과가 나왔습니다. VP4와 마찬가지로 VP1도 바이러스 입자에서 가끔 "콕" 찌르기 때문에 중화 항체를 이용할 수 있습니다. 두 펩타이드 모두 토끼를 대상으로 테스트를 진행해 혈청형 간 항체를 성공적으로 생성했습니다.[37]

인간 ICAM-1을 쥐에 성공적으로 도입함으로써 RV 백신 접종을 위한 동물 모델을 만드는 데 큰 걸림돌이 제거되었습니다.[37]

라이노바이러스 유전체는 30%[38]까지 다른 유전체 염기서열에서도 발생할 정도로 인체 순환에 변동성이 높습니다. 최근의 연구들은 라이노바이러스 유전체의 보존된 영역들을 확인했습니다; 이것은 보조된 다가 라이노바이러스 백신과 함께 백신 치료에 있어서 미래의 발전 가능성을 보여줍니다.[39]

예방

주 기사: 일반 감기 § 방지

인간 라이노바이러스는 인간 숙주 밖에서 최대 3시간 동안 감염 상태를 유지할 수 있습니다. 일단 바이러스가 감염되면, 사람은 처음 3일 이내에 가장 전염성이 강합니다. 비누와 물로 정기적으로 격렬하게 손을 씻는 것과 같은 예방 조치는 감염을 피하는 데 도움이 될 수 있습니다. 입, 눈, 코를 만지는 것을 피하는 것도 예방에 도움이 될 수 있습니다. 수술용 마스크와 장갑의 형태를 띠는 비말 예방법은 주요 병원에서 사용하는 방법입니다.[citation needed]

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