Post COVID-19 Emerging Infectious Diseases: What is the Next Pandemic Agent?

Young Hwa Choi

doi:10.3904/kjm.2022.97.5.277

Abstract

Emerging infectious diseases are increasing recently and globally. We have a long list of infectious disease epidemic in the 21th century followed by SARS, MERS, Ebola virus disease, and Zika virus infection. COVID-19 is a still ongoing pandemic. What will be the next pandemic agent? The World Health Organization proposed a research and development blueprint regarding global pandemic in 2016. The United Kingdom maintains a list of high consequence infectious diseases and is monitoring them. The Republic of Korea designates Class 1 infectious diseases capable of causing outbreak or epidemic. This article briefly describes several infectious diseases and its causative pathogen that should receive special attention.

Keywords: Pandimics; Communicable diseases, emerging

중심 단어: 판데믹; 신종감염병

서 론

최근 들어 우리는 눈에 띄게 많은 감염병의 목록을 현실에서 겪고 있다. 2003년 사스, 2009년 신종플루, 2014년 에볼라 서아프리카 대유행, 2015년 국내 메르스 유행, 2016년 지카바이러스 감염증, 2019년 이후 코로나19 바이러스감염증이 그것이다. 2019년 겨울 시작된 코로나19 세계 유행으로 2022년 8월 현재까지 5억 명 이상의 감염자와 600만 명 이상의 사망자를 내었다. 이제는 누구나 감염증이 교과서적인 몇가지 병의 목록으로 한정 지을 수 있는 것이 아니고 새로이 추가되고 진화하는 것으로 이해한다. 본고에서는 향후 어떠한 감염증이 국지적 확산을 넘어 위험해질지 World Health Organization (WHO)의 연구 개발 청사진의 목록에 따라 검토하고자 하였다.

본 론

신종 감염병의 정의와 원인

신종 감염병 또는 재출현 감염병은 새로이 알려진 감염병 또는 이전에 아는 감염병이었으나 병독성이 새로워지거나 이전에 발병이 없던 지역에서 확산되는 감염병을 일컫는다[1]. 이러한 신종, 재출현에 관련된 요인은 환경, 인간, 미생물 측면으로 설명한다. 환경 요소로는 지구의 온난화, 숲 감소, 농경지의 확대와 현대화, 홍수와 같은 자연재해, 인간 요소로는 인간 행동의 변화 즉 인구밀도의 증가, 여행, 전쟁, 인구이동, 야생동물접촉, 면역조절제 사용, 빈곤, 사회불평등, 공중보건시스템의 붕괴가 원인이다. 미생물 측면에서는 화학물질 노출이나 항생제 노출로 병원체의 유전자의 돌연변이가 유도된다. 이러한 세 가지 요소의 복합적 작용이 새로운 감염병으로 나타나고 앞으로도 지속될 것으로 예측한다[2].

신종 병원체의 기원

신종 감염병 병원체는 어디에서 오는가? 1940년부터 2004년까지 335건의 신종 감염병 사례를 분석하였을 때 60.3%가 인수공통감염병이고 이 중 71.8%가 야생동물에서 유래하였음을 보고하였다. 이 보고에서는 향후 신종감염병이 발생할 가능성이 높은 지역을 야생동물에서 유래하는 인수공통병원체가 많은 지역으로 예측하였다. 야생동물에서 기원하는 신종 감염병 사례가 시간이 가면서 더 증가하고 1990년부터 2000년까지 신종 감염병 사례의 52%로 나타났다. 연구자들은 신종 감염병 감시와 연구를 위한 전 세계적인 자원이 적절히 배분되어 있지 않으며 오히려 과학적 노력이나 감시가 다음 신종감염병이 발생할 가능성이 가장 낮은 지역에 집중되어 있다고 지적하였고 야생동물에서 새로운 병원체를 빨리 알아내고 야생 다양성이 풍부한 지역을 보존하려는 노력을 제안하였다[3]. 인류에게 중요했던 감염병의 기원에 대한 연구에서 사람에서 지속되는 감염병이 되기 위한 5단계를 제시하고 온대 지역과 열대지역 감염병을 비교하였다. 연구자들은 감염병의 기원을 찾아내도록 발의하며 야생동물에 노출되는 사람들의 감염병 병원체를 모니터하는 조기경보 시스템을 제안하였다[4].

WHO의 대유행 가능 병원체 연구개발 청사진

WHO에서는 2015년 과학자와 공중보건 전문가들이 모여 대유행을 일으킬 수 있는 병원체의 목록을 작성하여 신속한 연구 개발을 촉구하는 청사진을 발표하였다(2016 WHO R&D Blueprint). 이 목록에 크리미아 콩고출혈열, 필로바이러스병(에볼라, 마버그), 메르스와 사스, 라싸열, 니파바이러스, 리프트밸리열 그리고 새로운 병(‘new disease’)이 속한다. 2017년부터 ‘새로운 병’은 Disease X로 명명되었다. 2018년의 목록에는 지카바이러스병이 현재는 코로나19 세계 유행으로 COVID-19가 추가되어 9개 병원체가 포함되었다. 언급된 감염병 외에도 아레나바이러스출혈열, 고병원성 코로나 바이러스, non-polio enterovirus (EV71, D68), SFTS 등에 대한 감시와 진단도 촉구하였다[5]. WHO에서 제시된 감염병을 개략적으로 살펴보고 바이러스의 특징을 표 1에 정리하였다[6].

리프트밸리열(Rift Valley fever)

1930년 케냐 리프트밸리에서 수 천 마리의 양이 죽고 유산하면서 알려졌다. 전파 매개체는 주로 Aedes spp. Culex spp. 모기이지만 midge, tick, sand fly도 전파매개체가 될 수 있다. 사람감염은 모기에 물리거나 감염된 동물의 조직이나 체액 접촉, 생우유 섭취이며 산모 태아 간 수직감염도 알려져 있다. 임상양상은 독감 유사증상부터 뇌염, 실명까지 범위가 넓고 치명률은 1%이다. 2000년 아프리카 밖에서는 처음으로 사우디와 예멘에서도 보고되었고 2019년 프랑스령 Mayotte섬에서 129명의 감염자가 발생하여 이 바이러스의 유럽 유입을 우려하였다. 매개체가 다양하고 감염되는 동물도 여러 종류라 현재의 아프리카, 아라비아 반도를 넘어 확산하고 가축 폐사로 경제적 충격과 사람감염이 있을 수 있다. 사람에서 사람으로 직접전파는 증명되지 않았다. 전파매개체를 거치지 않는 동물에서 동물 직접전파는 발생하지 않는다[7]. 원내 감염보고는 없다. 동물에서 백신이 제한적으로 사용되나 사람백신은 없다.

크리미아콩고출혈열(Crimean-Congo haemorrhagic fever)

1944년 크리미아 유행과 1956년 콩고 유행이 같은 바이러스에 의해 발생해서 현재 이름이 되었다. 진드기 매개 출혈열로 아프리카, 발칸반도, 중동, 아시아 등 북위 50도 이하 지역에서 보고되었다. 야생동물과 가축에서 바이러스혈증이 있을 때 진드기에서 진드기로 수평전파되고 경란전파도 가능하기 때문에 매개체 감염이 확산된다. 진드기 분포가 넓고 감염되는 동물범위도 넓으며 새에 의한 바이러스 이동도 가능하다. 증상이 있는 감염 동물은 알려지지 않았다. 2022년 이라크에서 212명 발생하여 27명이 사망하였는데 보고된 치명률은 10-40%이다. 사람 감염은 진드기에 물리거나 손으로 진드기를 눌러 죽일 때, 감염된 동물을 도축하는 사이 혈액이나 조직에 접촉하면서 일어난다. 감염된 사람과의 접촉에 의한 원내 감염이 보고되어 있다[8]. 호흡기나 비말 전파는 확인되지 않았다. 백신 1상과 리바비린 주사치료 임상이 진행 중이다.

지카바이러스 감염증(Zika virus infection)

1947년 우간다의 지카 숲 rhesus 원숭이에서 처음 발견되었고 5년 뒤 아프리카에서 넓게 확산되고 있는 것이 알려졌다가 아시아에서 1983년 확인, 마이크로네시아(2007), 폴리네시아로 확산되었다. 2015년 브라질 북동부를 중심으로 시작되어 2016년 남미와 카리브해 국가에서 대규모 유행이 있었다. 당시 44만 명에서 130만 명의 감염이 있었던 것으로 추정된다. 야생 영장류에서 모기 매개로 바이러스가 순환되다가 사람에게 전달된 것이다. 사람은 모기 물림, 성관계, 수직감염, 수혈로 감염된다[9]. DNA 백신(VRC 705) 2상이 완료되었고 mRNA 기반 백신 임상 2상이 진행 중이다.

마버그열(Marburg virus disease)

1967년 독일, 세르비아 실험실에서 유행이 있으면서 알려졌다. 당시 우간다에서 수입된 아프리카 녹색원숭이를 다루고 있었다. 자연계 병원소는 과일박쥐(Rousettus aegyptiacus)이다. 전파경로는 과일박쥐 접촉, 서식 동굴이나 광산에 오래 노출되는 경우이다. 사람에서 사람 전파가 가능하다. 사람 간 전파는 감염된 혈액, 분비에 점막, 상처나 피부에 접촉하여 일어난다. 성관계, 주사침 자상도 보고되어 있고 분변, 토물, 소변, 침, 객담에 다수의 바이러스가 있다. 치명률은 24-88%이다[10]. 백신 1상이 진행 중이다. 치료제 Galidesivir 1상이 진행되었다.

라싸열(Lassa fever)

1969년 나이지리아 라싸에서 두 명의 수녀간호사가 사망하는 사건이 있으면서 알려졌다. 감염된 쥐의 소변, 분변에 바이러스가 있고 직간접적으로 점막, 손상된 피부 노출, 오염된 음식이나 물건에 노출되면서 감염된다. 감염된 사람의 체액 접촉으로 인한 사람간 전파, 의료기관에서 전파가 알려져 있다. 비말, 호흡기 전파는 아니다. 정액에서 3개월까지 배출된 보고가 있다. 경증감염이 80%, 중증이 20%, 청력소실이 30%로 치명률은 1-2%이나 입원이 필요한 환자의 치명률은 15%이다. 서아프리카 지역이 풍토지역으로 매해 10만에서 30만 명 정도가 발생하고 5천 명이 사망하는 것으로 추정된다. Favipiravir 임상 2상과 백신 1상이 진행 중이다[11].

에볼라바이러스병(Ebola virus disease)

1976년 콩고민주공화국에서 발견되었다. 자연계 병원소는 과일박쥐이다(Pteropodidae family). 과일박쥐에서 직접 또는 유인원에서 증폭되어 사람에게 전파되는 것으로 알려졌다. 유행에 따라 치명률은 25-90%이다. 혈액, 분비물, 직접 접촉, 체액에 오염된 사물 접촉, 성관계, 모유를 통한 사람 간 전파가 가능하다. 의료기관 내 전파가 알려져 있다. 무증상 환자와 일반적인 접촉(악수나 옆에 앉는 행위)으로는 감염되지 않는다. 비말로 전파된다는 증거는 없다. 2014년부터 2016년까지 서아프리카에서 약 28,000명 이상의 대유행이 있었고 당시 치명률은 55-74%였다. 6종의 에볼라 바이러스가 알려져 있고 이 중 4종이 사람에서 병을 일으킨다. 이 중 Zaire ebolavirus가 가장 치명률이 높다[12]. 2020년 Zaire ebolavirus에 대한 rVSV-ZEBOV 백신이 승인을 받았다. 치료제로는 두 종류의 단클론항체가 있다.

니파바이러스병(Nipah virus infection)

1998년 말레이시아에서 265명의 뇌염 환자가 발생하면서 알려졌다. 아시아, 오세아니아, 아프리카에 분포하는 과일박쥐 Pteropus가 병원소이다. 말레이지아 유행이 박쥐에서 중간매개체(돼지)를 거쳐 사람으로 전파되고 뇌염으로 나타나는 양상이었다면 최근 아시아 지역의 발생은 박쥐에서 사람으로 전파, 호흡기 증상, 사람에서 사람으로 전파되는 양상이다. 병원에 입원한 환자는 40-75%의 사망률을 보인다. 전파 양상이 호흡기, 비말, 접족, 오염된 음식이 알려져 있고 병원 내 전파도 있어 감염관리 어려움이 예상된다[13]. 백신 임상 1상이 진행 중이다.

중증급성호흡기증후군(severe acute respiratory syndrome)

사스는 2002년 11월에 시작되어 중국을 비롯 4개국으로 확산되었다. 호흡기, 비말, 접촉을 통해 전파되었고 항공여행으로 국가 간 확산될 수 있음을 보여주었다. 치명률은 약 10%이다. 자연계 병원소는 박쥐이다. 2019년 말에 알려져 전 세계 유행이 된 코로나19의 원인 바이러스 SARS-Cov-2와의 상동성은 79%이다[14].

중동호흡기증후군(Middle East respiratory syndrome)

메르스는 2012년 사우디아라비아에서 처음 알려졌다. 중동, 아프리카, 남아시아의 낙타에서 확인된다. 감염된 단봉 낙타에서 직간접적인 접촉에 의해 감염된다. 병원소 박쥐에서 와서 낙타로 온 것 같다. 호흡기, 비말, 접촉으로 사람 간 전파가 가능하고 의료기관 내 전파가 빈번하다. 치명률은 20-35%이다. 2015년 대한민국에서 186명의 감염 사례가 있었고 사망률은 20.4%였다[15]. 감염 사례의 21%가 의료기관 종사자였다[16].

우리나라 법정감염병의 1급 질환과 영국의 고위험감염병

우리나라 법정감염병은 감염병의 심각도, 전파력, 격리수준, 신고시기 등을 중심으로 개편한 바 있다. 2020년 1월 1일부터 개정 적용된 이 분류로는 1급은 생물테러 감염병 또는 치명률이 높거나 집단 발생의 우려가 커서 발생 또는 유행 즉시 신고하여야 하고 음압격리와 같은 높은 수준의 격리가 필요한 감염병이다[17]. 1급 감염증에는 위에서 언급한 감염병이 모두 포함되어 있지만 니파바이러스 감염증은 들어 있지 않다. 다른 1급 감염병으로 남아메리카 출혈열, 신종인플루엔자, 동물인플루엔자인체감염증이 있다. 향후 니파바이러스 감염증은 우선 신종감염병증후군으로 신고하고 1급 감염병으로 추가되어야 할 것이다.

영국에서 검토하는 고위험감염병(high consequence infectious diseases)은 급성 감염병, 특징적인 높은 치명률, 효과적인 예방법이나 치료법이 없음, 신속히 진단 알아채기 어려움, 지역사회나 의료기관 내에서 전파됨, 안전하고 효과적, 효율적인 관리를 확실히 하는 데 각 개인과 대중뿐 아니라 시스템 대응이 요구되는 경우로 정의된다. 접촉매개 고위험감염병과 공기매개 고위험감염병으로 분류한다. 접촉매개 고위험 감염병에 아르헨티나출혈열, 볼리비아출혈열, 크리미아-콩고출혈열, 에볼라바이러스병, 라싸열, Lujo 바이러스병, 마버그열, SFTS를 넣었고 공기매개 고위험감염병은 Andes virus infection (hantavirus), avian influenza A H7N9, H5N1, H5N6, H7N7, MERS, Monkeypox (Clades I, IIa only), 폐 페스트, 사스, 니파바이러스 감염을 넣었다. 최근 유행하는 원숭이두창 감염을 제외한 것이 특별하다. Monkeypox 바이러스는 두 종류의 clade로 Congo Basin clade, west African clade로 유전형을 나누는데, Congo Basin clade가 병독성도 높고 전파도 더 잘된다. Clade에 따라 사망률이 다른데, 2022년 유행 중인 원숭이두창 바이러스는 clade IIb로 증상이 경증이고 백신이 있으며 외래에서 진료하는 의료진의 감염이 없어 제외한다고 밝혔다[18]. 국내에서 원숭이두창은 2급 감염병이다. 병독성이 높은 원숭이두창 바이러스가 유입되었을 때 1급으로 조절해야 할 것이다.

결 론

코로나 19 이후 다음 대유행의 주인공은 누구인가에 대해 고민하면서 WHO의 관심 감염병을 살펴보고 우리나라 1급 감염병과 영국의 고위험감염병을 소개하였다. 신종 감염병의 국내 유입과 확산, 통제 가능성은 감염병마다 다르다. 그러나 사람 간의 전파로 확산 가능한 감염병은 매우 많다는 것과 야생에서 그런 감염병이 계속 유입되리라는 것은 확인할 수 있었다. 야생동물, 매개체 연구, 야생 동물 노출 감염병의 감시, 해외유입감염병 대응 등 대비가 필요하다.

Notes

CONFLICTS OF INTEREST

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

FUNDING

None.

AUTHOR CONTRIBUTIONS

The abstract of this manuscript has been presented oral presentation as part of the 19th Symposium of Gyeonggido Medical Association, 2022.

Acknowledgements

None.

REFERENCES

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Table 1.

Key infection control information for selected highly communicable emerging infectious diseases

Characteristic	Lassa fever	Ebola virus disease	MERS	SARS	Crimean-Congo haemorrhagic fever	Rift Valley fever	Marburg virus disease	Nipah virus infection	Zika virus infection
KDCA Class	Class 1	Class 1	Class 1	Class 1	Class 1	Class 1	Class 1	Not designated	Class 3
Year identified	1969	1976	2012	2003	1944,1969	1931	1967	1998	1947,1952
Family	Arenaviridae	Filoviridae	Coronaviridae	Coronaviridae	Bunyaviridae	Bunyaviridae	Filoviridae	Paramyxoviridae	Flaviviridae
Causative organisms	Lassa virus	Ebolavirus	MERS-CoV	SARS-CoV	Nairovirus	Phlebovirus	Marburg virus	Nipah virus	Zika virus
Genome	RNA	RNA	RNA	RNA	RNA	RNA	RNA	RNA	RNA
Endemic location	West Africa	West and Central Africa	Middle East	China	Balkans, Middle East, Africa, China	Sub-Saharan Africa, Arabian Peninsula	Central Africa	Asia, Oceania	Africa, Pacific islands, South America
Prevalence	100,000-300,000 cases per year	Over 28,000 cases in West Africa (2014-2016)	Sporadic cases	No recent human cases	Over 10,000 cases in Turkey since 2002	Hundreds human cases	Sporadic cases	Several outbreaks in Asia	400,000-1.5 million cases (2015-2016)
Transmission	Inhalation, ingestion, contact (nonintact skin)	Contact (nonintact skin, mucous membranes, sexual)	Droplet, contact, airborne	Droplet, contact, airborne	Contact	Contact, ingestion, nonintact skin	Contact (nonintact skin, mucous membranes, sexual)	Droplet, contact, airborne, ingestion	Sexual, vertical
Vector/animal host	Mastomys rats	Fruit bats (Pteropodidae family)	Bats / Camels	Bats/?	Tick/wild & domestic animals	Mosquito, sand flies/domestic remnant	Fruit bats (Rousettus bats)	Fruit bats	Mosquito
Incubation period (d)	10 (range, 6-21)	6-12 (range, 2-21)	5(range, 2-14)	2-7 (range, 2-10)	5-6 (range, 1-13)	2-6	2-21	4-14	3-14
Infectivity, Rho	Not determined	1.5-2.0	0.3-1.3	22-3.7 (range, 0.3-4.1)
Case fatality rate	15-20%, hospitalized Patients	~50% (range, 25-90%)	>35%	~10%	10-40%	1%	24-88%	40-75%
Animal to human	Yes	Yes	Yes	?	Yes	Yes	Yes	Yes	No
Person to person	Yes	Yes	Yes	Yes	Yes	No	Yes	Yes	Yes
Person to healthcare practitioner	Yes	Yes	Yes	Yes	Yes	No	Yes	Yes	No
Therapy	Ribavirin	Monoclonal antibody (Inmazeb, Ebanga)	Supportive	Supportive	Ribavirin	Supportive	Supportive	Supportive	Supportive