TotalOmics
► 말라리아원충(Plasmodium) 알아보기
19 세기말 로날드 로스와 지오바니 바티스타 그라시에 의해 말라리아 매개체가 모기라는 사실이 밝혀졌다. 말라리아원충은 모기(Anopheles)를 숙주로 이용하여 인간에게 감염된다.
우리나라에서는 얼룩날개모기속 암컷에 의해 전염되는 삼일열원충에 의한 말라리아(Plasmodium속 원충이 적혈구와 간 세포내에 기생하여 발병되는 급성 열성 감염증)감염이 가장 흔하다. 열원충의 항말라리아제에 내성 때문에 주의가 필요하며 지속적인 항말라리아제 연구가 필요하다. 말라리아의 약제 내성 유전자(MDR 유전자), dihydrofolate reductase(DHFR), dihydropteroate synthetase(DHPS) 유전자의 다형성이 알려져 있다.
* 우리나라의 삼일열원충 매개모기로 총 8종에서 4종의 감염능력이 확인되었다. Anopheles (Anopheles) sinensis Wiedemann 중국얼룩날개모기, Anopheles (Anopheles) pullus M. Yamada 잿빛얼룩날개모기, Anopheles (Anopheles) lesteri Baisas and Hu 레스터얼룩날개모기, Anopheles (Anopheles) kleini Rueda 클라인얼룩날개모기이며, 모기가 흡혈시 원충, 즉 포자소체(sporozoite)를 주입함으로써 전파된다.
말라리아 기생충인 말라리아원충(Plasmodium) 중 4종이 인간에 감염될 수 있고 가장 치명적인 말라리아원충은 열대열원충이라 불리는 P. falciparum(남미와 아시아에서 유래되어 아프리카 대륙으로 확산됨, 사하라 이남 아프리카 지역에 많음), 그 다음은 삼일열원충인 P.vivax이다.
말라리아원충속(Plasmodium)에 속하는 삼일열 원충(Plasmodium vivax), 난형열 원충 (Plasmodium ovale), 사일열 원충(Plasmodium malariae), 열대열 원충(Plasmodium falciparum)의 네 가지 말라리아 원충이 각각 삼일열 말라리아, 난형열 말라리아, 사일열 말라리아, 열대열 말라리아를 일으킨다.
매년 아프리카에서 5억명의 P.falciparum 감염자 중 100만~200만 명이 사망하는데 특히 아동이다. 낫모양세포 빈혈증(sickle cell anemia)에 걸린 사람인 경우 말라리아 감염이 억제된다는 사실이 밝혀 졌는데 낫모양 세포 유전자를 보유한 사람의 적혈구세포들이 P.falciparum의 성장을 억제하기 때문인 것으로 알려져 있다. P.falciparum은 약물 내성을 지녀 백신 치료에도 문제가 있다.
미국 록펠러재단 및 테네시 강 유역 개발계획 당국(TVA)에서 남미에서 최초 발견된 식물성 말라리아 억제제인 퀴닌(quinine)을 공급하고 그 이후 DDT(dichlorodiphenyltrichloroethane)를 태평양의 말라리아 창궐지역에 공중 살포해 모기를 퇴치하였다. 아프리카 국가에서는 2차 세계대전이후 클로로퀸(chloroquine)이 도입됐다. 설파독신-피리메타민은 말라리아원충이 엽산을 합성하는 것을 억제하는 항생제이다. 하지만 P.falciparum의 형질들은 약물을 무력화시키는 돌연변이과정을 수차례 거치면서 이러한 항생제에 내성을 나타낸다. 아르테미시닌(허브 Artemisia annua에서 추출된 식물기반 아프테미시닌은 화학고리안에 내재된 페록시드 결합을 하는 화학적 특성을 지닌다.)
모기와 인간 숙주의 다양한 생멸단계를 거치고 말라리아의 복잡한 유전적 조성 때문에 말라리아원충은 박멸이 어렵다. P.falciparum의 유전체가 발현정보를 담고 있는 5,300개의 단백질 중 10%이하의 단백질만이 자연상태에서 질병에 노출된 개인들에게서 면역보호반응을 촉발하게 되는 데 그 단백질이 어떤 것인지 알 수 없으며 인체 면역시스템들이 정상적으로 상호 협동과정을 거쳐야 말라리아에 대한 백신화를 이뤄낼 수 있다.
말라리아원충의 3단계 생활환(전적혈구단계, 적혈구 단계, 유성단계)에서 주로 백신연구가 이뤄지고 2단계는 인간체내에서, 1단계는 모기체내에서 이뤄진다.
1. 기생충을 가진 암컷 Anopfeles 모기가 피를 빠는 동안 종충 단계의 말라리아원충이 인간의 피속으로 유입.
2. 30분 이내에 이 종충(sporozoite)이 인간의 간세포로 이동하여 무성생식을 통해 증식 후 수천 개의 낭충(merozoite)을 만들고 대다수는 다시 피속으로 유입(일부는 휴면상태 유지 후 수년 뒤에 활성화됨)
3. 이 낭충들은 적혈구 세포에 침입하여 증식하고 이후 적혈구세포에서 더 많은 낭충들이 방출되고 유독성 증상이 유발. 이러한 사이클이 반복.
4. 낭충들 중 일부가 암수생식모세포로 분화, 생식모세포들은 기생충에 감염되지 않은 모기가 피를 빠는 과정에서 모기 속으로 옮겨감.
5. 모기의 위장에서 이런 생식모세포들은 생식체로 분화 후 융합되어 점차 종충을 만들어내는 접합자 생성, 다시 이것은 모기의 침샘으로 이동 후 다른 사람의 몸 속으로 전이될 준비를 마침.
a. 종충(sporozoite) : 종충백신은 기생충이 인간의 간세포로 전입하는 것을 막는 것을 목적으로. 접종 후 단기간 동안 감시 추적한다.
b. 낭충(merozoite) : 낭충에 대한 항체를 기반으로 하는 백신은 적혈구세포로 다음 세대의 낭충들이 침입하는 것을 막거나 합병증을 줄이는 방식으로 말라리아의 치사율을 낮춤. 자연적인 면역화 반응과 상당부분 유사한 과정이다.
c. 생식모세포(gametocute) : 이타적인 생식모세포 기반 백신들은 인간 체내에서 발생한 질병자체가 아니라 모기 내부에서의 분화를 방지하는 인간 항체를 생성시켜 말라리아의 전이를 막는 방식이다.
(종충이 숙주의 간세포에서 증식 후 분열소체가 숙주의 적혈구 안으로 감염되고 일부는 분열소체가 숫생식모세포와 암생식모세포가 되어 모기가 피를 빨때 모기 속으로 다시 들어간다. 모기에서 자성배우체와 웅성배우체가 만나 수정하고 난포낭 형성하여 종충이 됨.)
► 말라리아원충(Plasmodium) 정보 알아보기
2009년 다국적 연구진들이 말라리아 열대열 원충으로 가장 정교한 말라리아 지도를 완성했다. 자료는 미국 공공과학도서관의학지(PLoS Medicine)에서 볼 수 있다.
1. Plasmodium falciparum (Plasmodium(Laverania) falciparum, 열대열원충)
유전체 크기 : 23Mb, 염색체 수 : 14개, 해독완료 염색체 수 : 28개
2. Plasmodium vivax (삼일열원충)
유전체 크기 : 30Mb, 염색체 수 : 14개, 해독완료 염색체 수 : 28개
3. Plasmodium ovale (난형열 원충)
유전체 크기 : 25~27Mb, 염색체 수 : 14개 (생거연구소, Dr John Barnwell, 8X 유전체 해독)
4. Plasmodium malariae (사일열원충) 유전체 정보 미비.
5. Plasmodium knowlesi : 인간에게 말라리아를 일으키는 5번째 말라리아 기생충
유전체크기 : 25Mb, 염색체 수 : 14개, 해독완료 염색체 수 : 28개
6. Plasmodium reichenowi : 2008년 캘리포니아대학 연구팀에 의해 열대열원충이 이 원충(침팬지내 말라리아원충)으로부터 진화했고 제시됐다.
► Reference
- 사이언스올제 2006년 1월 84~93, cilrea panosian dunavan
