폴리오 바이러스(Polio Virus) 14기 1학년 1반 7번 김윤아

탐구 동기 생물 시간에 바이러스에 관해서 수업을 듣던 중 윤원석 선생님께서 천연두 바이러스는 이미 오래 전에 없어졌지만 미국과 러시아가 소량을 소지하고 있다고 말씀하셨다. 그리고 이 바이러스를 가지고 생화학 무기로 사용 할 수 있기 때문에 최근까지도 천연두 바이러스 접종을 하고 있다고 하셨다. 수업을 듣고 참고서로 복습을 하던 중 소아마비를 일으키는 폴리오 바이러스에 대한 지문을 읽게 되어서 자세히 조사해보고 싶어졌고 인공 바이러스에 관해서도 알고싶어졌다.

폴리오 바이러스란? 바이러스 중에서는 가장 작고 지름 27nm이며, 정이십면체. 내부의 리보핵산과 외피인 60개의 단백질 소단위로 이루어진 리보핵산 RNA형 바이러스이다. 널리 분포하나 면역이 있으므로 발병자는 적다. 감염경로 : 감염자의 구강 ·식도 ·장관으로부터 배출되거나, 보유자의 대변 ·파리 ·하수로부터, 또는 사람에서 사람으로 전파된다. 감염한 바이러스는 위 ·장관에서 증식하고 림프계를 통하여 혈류로 들어가 신경세포에 이르러 거기서 증식하여 신경세포를 파괴한다. 증상 : 주로 척수전각회백질의 운동신경을 침해하여 수족의 마비를 일으키고, 또 뇌간의 신경세포를 침해하여 호흡마비를 일으킨다. 

폴리오 바이러스 생김새

폴리오 바이러스의 생활사 (life cycle of poliovirus)

폴리오 바이러스의 합성! 2002년 미국 스토니브룩 뉴욕주립대 실험실 내에서 소아마비를 일으키는 폴리오 바이러스를 인공적으로 합성하는 데 성공했다. 바이러스를 생물체로 본다면 이는 ‘생명체’를 인공적으로 합성해 낸 첫 사례로 평가된다. (바이러스는 숙주세포에 의해 살아가지만 증식와 유전이라는 생물의 특성을 가지고 있어서 여기서는 생물체로 간주합시다^^;;)

폴리오 바이러스 합성과정 우선 공개된 데이터베이스에서 이 바이러스의 유전정보를 인터넷으로 다운받았다. 이 바이러스는 7741개의 염기로 이루어진 RNA 형태로 유전정보를 간직하고 있다. 하지만 이렇게 긴 RNA 사슬을 단 한번에 합성하기란 쉽지 않다. 그래서 연구팀은 우선 짧은 DNA 조각을 만든 뒤 이들을 마치 퍼즐처럼 이어 붙여 7741개의 DNA 사슬을 만들었다. 이어 DNA 사슬을 효소를 이용해 RNA로 바꾸었다. 이어 이 RNA 사슬을 시험관의 사람 세포에서 배양한 결과 단백질로 둘러싸인 완전한 폴리오 바이러스가 만들어졌다. 이 바이러스를 쥐에 주사한 결과 일주일 뒤 소아마비에 걸렸다.

바이러스 ‘캡시드’ 인공 합성 성공 박테리아 먹는 바이러스 합성 성공 암 치료에 쓰일 리본형 바이러스 그 외 인공 바이러스 바이러스 ‘캡시드’ 인공 합성 성공 박테리아 먹는 바이러스 합성 성공 암 치료에 쓰일 리본형 바이러스

바이러스 ‘캡시드’ 인공 합성 성공 일본 큐슈대와 키타큐슈시립대의 공동 연구진이 바이러스 ‘캡시드(capsid)’ 인공 합성에 성공했다, 천연의 바이러스성 캡시드는 대장균 등을 사용해 생성하기 때문에 대량생산하기 어렵고, 독성도 잠재돼 있어 문제점으로 여겨져 왔다. 연구를 주도한 마츠우라 카즈노리 박사는 “천연의 구상 바이러스의 캡시드는 10면체의 형태를 한 단백질 집합체로 복잡한 형상을 가지고 있기 때문에 인공적으로 생성하는 것은 어려운 문제로 여겨져 왔다”고 말했다. 연구진은 정십이면체의 특수구조를 가진 톰버스바이러스(Tombusvirus)를 사용해, 천연과 거의 동형인 캡시드 생성에 성공했다. 연구진은 이번 성공으로 의약품 개발이나 나노테크놀로지 연구 등에 큰 진전이 있을 것이라고 주장했다

박테리아 먹는 바이러스 합성 성공 DNA를 짜맞추는 첨단 유전공학 기법을 이용해 박테리아를 먹어치우는 인공 바이러스를 신속하게 합성하는 신기술이 개발됐다. 이 합성 미생물을 통해 불치병을 치료하거나 환경을 오염시키는 독성 폐기물을 정화시킬 수 있는 길이 열리게 됐다. 인간 게놈지도를 최초로 완성한 크레이크 벤터 미국 생물에너지대체물질연구소(IBEA) 소장은 DNA를 재조립해 박테리아를 잡아먹는 바이러스인 박테리오파지(Phi－X174)를 2주 만에 합성하는 데 성공했다고 13일 발표했다. 벤터는 국립과학원 회보 최신호에서 중합효소 연쇄반응(PCR) 기술을 이용해 박테리오파지를 합성했으며, 이 합성 바이러스는 자연상태의 바이러스와 똑같은 기능을 했다고 밝혔다. DNA를 짜맞추는 방식으로 2주 만에 바이러스를 합성하기는 이번이 처음이다. 지난해 소아마비를 일으키는 바이러스 합성에 성공한 적이 있으나 3년이라는 긴 시간이 걸렸고 합성된 바이러스에도 결함이 있었다. 박테리오파지는 사람 또는 동·식물에는 침범하지 않고 박테리아만을 감염시켜 죽이는 미생물로 의료 및 환경 분야에서 쓸모가 많을 것으로 보인다. 벤터 박사는 앞으로 더 복잡한 구조를 가진 박테리오파지를 만드는 것도 가능하다며 “미개척지를 향해 나아갈 기술을 갖게 됐다”고 덧붙였다.

암 치료에 쓰일 리본형 바이러스 국내 연구진이 치료용 유전자나 약물을 갖고 인체 내부로 들어가 암세포를 치료하는 새로운 형태의 인공 바이러스를 개발했다. 연세대 화학과 이명수 교수와 임용범 연구교수는 화학 분야의 세계적인 권위지인 독일 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)' 최신호에 발표한 논문에서 "리본 모양의 단백질과 유전자 치료용의 '간섭 리보핵산(siRNA)' 조각을 이용해 길쭉한 형태의 암세포 치료용 인공 바이러스를 만드는 데 성공했다"고 밝혔다. 인공 바이러스 표면에는 인체 세포와 결합할 물질이 붙어 있고, 내부에는 siRNA 외에 약물 분자를 넣을 수도 있다. 실험 결과, 인공 바이러스의 siRNA는 암세포 내의 특정 유전자를 작동하지 못하도록 하는 데 성공했다. 또 인공 바이러스 내부에 넣은 염료가 암세포 핵 안에 나타나 약물 전달이 가능하다는 사실도 입증했다. 바이러스는 다른 동물의 유전자에 자신의 유전자를 끼워 넣어 복제를 한다. 바이러스의 이런 특성을 이용해 치료용 유전자를 인체 세포에 전달하는 것이 '유전자 치료법'. 독성을 약화시킨 실제 바이러스를 이용하기도 하지만 감염 우려 때문에 주로 공 모양의 인공 바이러스를 만들어 사용해 왔다. 임용범 교수는 "길쭉한 인공 바이러스는 인체 면역세포의 공격을 받아도 도마뱀처럼 한쪽 끝만 떼어버리고 도망갈 수 있어 공 모양 인공 바이러스보다 치료물질 전달률이 높다"며 "인공 바이러스의 크기와 형태도 조절할 수 있어 치료 효과가 더욱 높아질 것"이라고 밝혔다. ▶인공 바이러스 모식도. 푸른색 2층 구조가 리본형 단백 질이고 파란색 나선이 유전자 작동을 통제하는 siRNA, 맨 바깥쪽의 뿌리 같은 뻗어나간 것이 특정 세포에 달 라붙는 역할을 하는 포도당 분자들이다. siRNA (small interfering RNA) RNA는 DNA의 유전 정보를 해독해 생명 유지에 필요한 단백질을 만들어 내는 역할을 하는데, 단백질 합성에는 관여하지 않고 특정 단백질의 합성을 방해(RNA 간섭)하는 RNA도 있다. 이 RNA를 모방해 인공으로 합성한 RNA를 siRNA라고 한다.

인공 바이러스의 장단점 인간의 질병 치료에 도움을 줄 수 있다. 바이러스 연구 발전에 크게 기여할 수 있다. 장점 단점 인간의 질병 치료에 도움을 줄 수 있다. 바이러스 연구 발전에 크게 기여할 수 있다. 위험한 생화학 무기로 사용 될 수 있다. 바이러스 합성 과정에서 더욱 위험한 변종 바이러스가 생길 수 있다.

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