국내노로바이러스감염실태및바이러스고감도탐지를위한표준화된진단시스템 Laboratory prevalence of norovirus infections in Korea and sensitive monitoring system for norovirus related outbreak combined automated diagnostic process and web-based reporting 질병관리본부국립보건연구원감염병센터간염 폴리오바이러스팀 Ⅰ. 들어가는말 감염성질환은인류고령화등사회역학적변화와함께 21세기인류건강에심각한문제로대두되고있으며, 최근신종및재출현감염성질환 (emerging & re-emerging infectious disease) 에따른사회경제적영향이매우큰것으로알려져있다. 이중특히감염성위장관염은산발적인환자발생뿐만아니라대규모집단식중독을유발하여공중보건학적인피해와더불어사회적인피해도유발할수있다. 세계적으로가장많은인체장염을일으키는병원체인노로바이러스는 1968년미국오하이오주 Norwalk 초등학교에서발생한집단식중독환자에서처음발견된이후, 미국과유럽등지의비세균성장염의대부분의발병원인으로알려져있으며, 수인성식품매개질환집단발병중약 70% 이상을차지한다 [1-4]. 과거원인불명이었던집단식중독사례중많은예에서도노로바이러스가원인병원체로밝혀짐에따라식중독에서의중요성이새롭게인식되고있다. 우리나라에서원인불명으로알려졌던식품매개질환사례들중많은경우도노로바이러스가차지하는비중이증가하고있는것으로조사되었으며, 최근학교등집단급식이증가하면서노로바이러스에의한집단장염사례가지속적으로보고되고있다 [5]. 2006년수도권지역의학교급식과연관된발병사례및 2008년강원도철원지역의사례는노로바이러스의공중보건학적중요성이강조되는예라고할수있다. 이처럼우리나라도식생활의변화및위생수준의향상등선진화와동반하여노로바이러스감염증에의한집단식중독이나산발적유행이전체집단식중독에서차지하는중요도가높아질것으로예상된다. 노로바이러스는약 10개의바이러스입자만으로도감염을유발할수있어사람간전파가용이한전염력이높은병원성바이러스이다. 그럼에도불구하고현재까지바이러스배양및동물모델이개발되어있지않아인체내병인기작및면역기전의이해를위한연구는매우제한적이다. 노로바이러스는 5 가지의유전자형 (G_I-G_V) 이존재하며이중 G_I과 G_II형의 2가지유전자형이사람에서급성장염을일으키는것으로알려져있는데, 노로바이러스 G_I과 G_II형은감염양상과분자생물학적, 역학적특성이매우다르다. G_I과 G_II형의노로바이러스는현재까지 capsid 유전자의염기서열에따라모두 31가지의유전자아형으로분류되어있는데, 이러한바이러스의유전자와항원성의다양성이노로바이러스의표준진단법을개발하는데커다란어려움으로작용하여대규모의질병발생시조기탐지에많은어려움을겪고있다 [6, 7]. 질병관리본부는 2005년도부터전국 17개시 도보건환경연구원과 105개표본감시의료기관이참여하는수인성식품매개질환감시망운영사업을통해설사와복통을주증상으로내원한급성위장관염환자들을대상으로노로바이러스를포함, 로타바이러스, 장아데노바이러스및아스트로바이러스등 4종의바이러스에대한감염실태를조사하고있으며 2008년부터는사포바이러스를감시대상에추가하여 5 종의위장관염원인바이러스에대한감시를수행하고있다. 또한 2006년수도권에서발생한학교급식에의한집단식중독발병이후에는식중독바이러스국가감시망운영사업 (K-CaliciNet) 을통해전국지역실험실의진단인프라를강화하고고감도진단법을개발하기위한사업을 2007년부터전개하고있다. 이에본지면을통해그동안질병관리본부간염 폴리오바이러스팀에서노로바이러스감시와진단인프라강화를위해수행했던사업의결과를소개하고자한다. - 1 -
Ⅱ. 몸말 2005년부터수행한수인성식품매개질환감시망운영사업의실험실감시결과에의하면, 전체검체중바이러스양성률은 2005년 16.7% 에서 2008년 23.2% 로매년증가해왔으며 (Table 1) 각각의바이러스에대한검출률을비교한결과, 노로바이러스검출률은 2006년부터지속적으로증가하여 2007년과 2008년에는급성위장관염바이러스감염이확인된사례중절반이상이노로바이러스에의한것으로조사되었다 (Figure 1). 이러한일련의조사를통해 2000년대초반부터문제가되기시작하던노로바이러스감염증이국내에도토착화되어가고있으며, 식품및지하수의오염을통한대규모의집단발병이증가하고있음을간접적으로유추할수있다. 수인성식품매개질환역학조사지침에의거한집단식중독의사례정의를기준으로 2007년에는 57건, 2008년에는 65건의식중독이노로바이러스에의한것으로확인되었다. 2004년이후조사한집단식중독을분석한결과, 노로바이러스에의한집단식중독사례는 2004년과 2005년각각연간 10여건정 - 2 -
도에불과하던것이 2006년말부터급증하기시작하여 2007년초에 50건이상이발생하였으며 2008 년에는연중내내노로바이러스에의한집단식중독이발생하는등노로바이러스가전체식중독에서가장중요한원인미생물이며향후공중보건학적으로중요한원인병원체임을확인하였다 (Table 2, Figure 2). 이러한증가의원인에는시 도보건환경연구원등지역실험실의노로바이러스진단역량강화를위한질병관리본부의기술적지원으로인해유행사례에대한노로바이러스검출률이높아진이유도기여했을것으로보인다. 앞서언급한바와같이질병관리본부간염 폴리오바이러스팀과 17개시 도보건환경연구원은수인성식품매개질환감시및식중독바이러스국가실험실감시망운영사업을통해전국에서발생하는산발적인설사질환에대한실험실감시와함께집단발병의원인규명을위해노력하고있다. 이사업에서는노로바이러스의표준화된고감도탐지시스템마련을위하여자동화핵산추출장비보급과노로바이러스유전자진단을위한 real time RT PCR법개발및진단시스템보급등의사업을수행하고있다. 검체로부터노로바이러스가검출된경우에는집단발병간의역학적연관성을조사하기위해유행주의염기서열분석을통해분자역학적인분석을수행하게된다. 분석업무의효율적인흐름을위해질병관리본부에서는실시간분자역학사이트 (www.k-calici.net) 를개설하고웹사이트를이용하여전국각지역시 도보건환경연구원실험실의염기서열분석및 DB 분석을수행하고있다. 질병관리본부에서는노로바이러스진단을위해유전자검출을통한분자생물학적진단기법을표준방법으로사용하고있으며이를위해전국시 도보건환경연구원실험실의노로바이러스진단표준화및인프라강화를목적으로각지역실험실에 2007년부터 2개년에걸쳐바이러스의핵산을자동으로추출할수있는자동화장비를보급하였다. 본장비를사용할경우, 분변부유액을제조한후부터자동화장비를이용해자동으로바이러스핵산추출및핵산중합효소반응액제조까지수행할수있어각실험실이나실험자간의실험오차를최소화하여정확한결과를얻을수있는장점이있다. - 3 -
현재까지노로바이러스감염진단을위해서는 conventional RT PCR을표준방법으로사용하고있는데이것은여러진단방법중가장민감하고신뢰성있는결과를산출하는것으로알려져있다. 그러나현재사용되고있는방법은실험자간의실험오차가발생할가능성이높고실험실오염에의한위양성의결과가도출될가능성도있어새로운개념의진단법개발이요구되어왔다. 질병관리본부는 2006년부터기존의분자생물학적방법에비해민감도는높으면서교차오염을최소화할수있는방법인 real time RT PCR법을이용한노로바이러스유전자검출법개발연구를수행해왔으며, 그결과를기반으로국내제조회사와공동으로동결건조과정을통해실험실에서별도의처리없이사용할수있는 ready to use 형태의진단키트개발을완료하여 2009년 4월부터실제진단에적용하고있다. Real time RT PCR을사용하면기존진단방법에비해실험시간을 13시간에서 6시간정도로줄일수있을뿐아니라, 전기영동을통해결과를확인해야하는실험상의번거로움을줄일수있다는장점이있다. 또한 2008년까지보급완료한자동화핵산추출장비와연동할경우에는바이러스의핵산추출부터결과확인까지실험자의복잡한조작없이작업을단순화할수있어전국지역실험실에서수행한결과에대한표준화가가능하고검사결과에대한신뢰도를높일수있을것으로사료된다. 사람에게감염을일으킬수있는노로바이러스는 2가지주된유전자형에약 31가지아형이있어, 노로바이러스검출후에도유전자형의결정및염기서열의분석은집단발병의원인을규명하는데매우중요한과정이다. 2007년식중독바이러스국가실험실감시망운영사업실시이전에는질병관리본부에서직접유전자분석을수행하여그결과를환류하는형태로진행하였으나, 집단발병사례가발생할경우환류까지의소요시간이길어져최종원인규명까지 2주이상소요되는경우도있었다. 결과환류에소요되는시간을줄이기위해 2007년하반기부터는염기서열분석을수행하는검사기관을따로지정하고웹기반의보고체계를활용하여유전자검사결과를 4일이내에지역실험실과질병관리본부에동시에환류할수있는실시간분자역학분석망을구축하여현재운영중에있다. 본시스템의운영결과, 2008년 65건의노로바이러스감염에의한집단식중독사례가분석되었으며지역사회유행을포함한 2007년이후 2년간약 6,000여건의분자역학자료가 DB로관리되고있다 (Table 3). 향후 K-CaliciNet을통해축적된 DB는국내에서발생되거나해외에서유입되어발생되는노로바이러스집단유행을분석하는데유용한자료로활용될것으로기대된다. - 4 -
Ⅲ. 맺는말 노로바이러스는비교적최근에알려진바이러스로진단이나감염관련기전에관련된연구가아직까지초보적인수준에있다. 그러나유럽및미국, 일본등선진국에서는노로바이러스에의한급성위장관염의발생이급증하여현재에는가장주요한설사원인병원체로보고되고있다. 우리나라도 2007년이후노로바이러스로인한집단식중독의발생이급증하고있으며, 특히 5세이상의소아와성인층모두에서가장빈번하게발생하는급성위장관염의원인미생물로확인되고있다. 따라서향후이에대한공중보건학적인관심과국가적인조기탐지시스템의구축및운영이강조되어야할것이다. 질병관리본부는앞서소개한바와같이노로바이러스감염의진단을담당하는각시 도의표준실험실구축을위해자동화핵산추출기를보급하고고감도탐지를위한 real time RT PCR법을개발 보급하였다. 또한분자역학사이트의운영을통해분자역학정보의신속한웹기반환류시스템을가동하여노로바이러스의집단발병시이를조기에탐지하고대처할수있는인프라를확보하는사업을지난 2년간실시하였다. 2009년부터는질병관리본부와 17개시 도보건환경연구원이참여하는조기탐지시스템의운영이본격화되므로노로바이러스의조기탐지와확산방지에크게기여할것으로기대한다. IV. 참고문헌 1. Andler, J. L. and R. Zickl. 1969. Winter vomiting disease. J. Infect. Dis. 119: 668 673. 2. Anderson, A. D., V. D. Garrett, J. Sobel, S. S. Monroe, R. L. Fankhauser, K. J. Schwab, J. S., et al. 2001. Multistate outbreak of Norwalk like virus gastroenteritis associated with a common caterer. Am. J. Epidemiol. 154:1013 1019. 3. Brugha, R., I. B. Vipond, M. R. Evans, Q. D. Sandifer, R. J. Roberts, R. L. Salmon, E. O., et al. 1999. A community outbreak of food borne small round structured virus gastroenteritis caused by a contaminated water supply. Epidemiol. Infect. 122:145 154. 4. Kapikian, A. Z., R. G. Wyatt, R. Dolin, T. S. Thornhill, A. R. Kalica, and R. M. Chanock. 1972. Visualization by immune electron microscopy of a 27 nm particle associated with acute infectious nonbacterial gastroenteritis. J. Virol. 10:1075 1081. 5. 지영미, 김기순, 천두성, 박정구, 강영화, 정윤석. 1999. 원주지역설사환자에서분리한 Small Round Structured Viruses (SRSV) 염기서열분석. 대한바이러스학회지 29 (4) 247 25 6. Jiang, X., M. Wang, K. Wang and M. K. Estes. 1993. Sequence and genomic organization of Norwalk virus. Virol. 195:51 61. 7. 남기범, 김지애, 양재명, 김경희. 1997. 한국에산재하는사람 Caliciviruses의다양한유전자군. 대한바이러스학회지 27(2):185 195. - 5 -