국내 노로바이러스 감염실태 및 바이러스 고감도 탐지를 위한 표준화된 진단시스템

Laboratory prevalence of norovirus infections in Korea and sensitive monitoring system for
norovirus related outbreak combined automated diagnostic process and web-based reporting

 질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 간염 • 폴리오바이러스팀  
 

Ⅰ. 들어가는 말
   감염성 질환은 인류 고령화 등 사회역학적 변화와 함께 21세기 인류 건강에 심각한 문제로 대두되고 있으며, 최근 신종 및 재출현 감염성 질환(emerging & re-emerging infectious disease)에 따른 사회경제적 영향이 매우 큰 것으로 알려져 있다. 이중 특히 감염성 위장관염은 산발적인 환자 발생 뿐만 아니라 대규모 집단 식중독을 유발하여 공중보건학적인 피해와 더불어 사회적인 피해도 유발할 수 있다.
  세계적으로 가장 많은 인체 장염을 일으키는 병원체인 노로바이러스는 1968년 미국 오하이오 주 Norwalk 초등학교에서 발생한 집단 식중독 환자에서 처음 발견된 이후, 미국과 유럽 등지의 비세균성 장염의 대부분의 발병원인으로 알려져 있으며, 수인성 식품매개질환 집단 발병 중 약 70% 이상을 차지한다[1-4]. 과거 원인 불명이었던 집단 식중독 사례 중 많은 예에서도 노로바이러스가 원인 병원체로 밝혀짐에 따라 식중독에서의 중요성이 새롭게 인식되고 있다. 우리나라에서 원인 불명으로 알려졌던 식품매개질환 사례들 중 많은 경우도 노로바이러스가 차지하는 비중이 증가하고 있는 것으로 조사되었으며, 최근 학교 등 집단 급식이 증가하면서 노로바이러스에 의한 집단 장염 사례가 지속적으로 보고되고 있다[5]. 2006년 수도권 지역의 학교 급식과 연관된 발병 사례 및 2008년 강원도 철원지역의 사례는 노로바이러스의 공중보건학적 중요성이 강조되는 예라고 할 수 있다. 이처럼 우리나라도 식생활의 변화 및 위생수준의 향상 등 선진화와 동반하여 노로바이러스 감염증에 의한 집단 식중독이나 산발적 유행이 전체 집단 식중독에서 차지하는 중요도가 높아질 것으로 예상된다.
  노로바이러스는 약 10개의 바이러스 입자만으로도 감염을 유발할 수 있어 사람 간 전파가 용이한 전염력이 높은 병원성 바이러스이다. 그럼에도 불구하고 현재까지 바이러스 배양 및 동물모델이 개발되어 있지 않아 인체 내 병인 기작 및 면역 기전의 이해를 위한 연구는 매우 제한적이다. 노로바이러스는 5가지의 유전자형 (G_I-G_V)이 존재하며 이중 G_I과 G_II형의 2가지 유전자형이 사람에서 급성 장염을 일으키는 것으로 알려져 있는데, 노로바이러스 G_I과 G_II형은 감염 양상과 분자생물학적, 역학적 특성이 매우 다르다. G_I과 G_II형의 노로바이러스는 현재까지 capsid 유전자의 염기서열에 따라 모두 31가지의 유전자 아형으로 분류되어 있는데, 이러한 바이러스의 유전자와 항원성의 다양성이 노로바이러스의 표준 진단법을 개발하는 데 커다란 어려움으로 작용하여 대규모의 질병 발생시 조기탐지에 많은 어려움을 겪고 있다[6, 7].
  질병관리본부는 2005년도부터 전국 17개 시•도 보건환경연구원과 105개 표본감시 의료기관이 참여하는 수인성 식품매개질환 감시망 운영사업을 통해 설사와 복통을 주 증상으로 내원한 급성 위장관염 환자들을 대상으로 노로바이러스를 포함, 로타바이러스, 장아데노바이러스 및 아스트로바이러스 등 4종의 바이러스에 대한 감염실태를 조사하고 있으며 2008년부터는 사포바이러스를 감시대상에 추가하여 5종의 위장관염 원인 바이러스에 대한 감시를 수행하고 있다. 또한 2006년 수도권에서 발생한 학교급식에 의한 집단 식중독 발병 이후에는  식중독 바이러스 국가감시망운영사업(K-CaliciNet)을 통해 전국 지역 실험실의 진단 인프라를 강화하고 고감도 진단법을 개발하기 위한 사업을 2007년부터 전개하고 있다. 이에 본 지면을 통해 그 동안 질병관리본부 간염•폴리오바이러스팀에서 노로바이러스 감시와 진단 인프라 강화를 위해 수행했던 사업의 결과를 소개하고자 한다.

Ⅱ. 몸 말

   2005년부터 수행한 수인성 식품매개질환 감시망 운영사업의 실험실 감시결과에 의하면, 전체 검체중 바이러스 양성률은 2005년 16.7%에서 2008년 23.2%로 매년 증가해 왔으며(Table 1) 각각의 바이러스에 대한 검출률을 비교한 결과, 노로바이러스 검출률은 2006년부터 지속적으로 증가하여 2007년과 2008년에는 급성위장관염 바이러스 감염이 확인된 사례 중 절반 이상이 노로바이러스에 의한 것으로 조사되었다(Figure 1). 이러한 일련의 조사를 통해 2000년대 초반부터 문제가 되기 시작하던 노로바이러스 감염증이 국내에도 토착화되어 가고 있으며, 식품 및 지하수의 오염을 통한 대규모의 집단발병이 증가하고 있음을 간접적으로 유추할 수 있다.Ta 1/Fi 1.수인성 식품매개질환 역학조사 지침에 의거한 집단 식중독의 사례정의를 기준으로 2007년에는 57건, 2008년에는 65건의 식중독이 노로바이러스에 의한 것으로 확인되었다. 2004년 이후 조사한 집단 식중독을 분석한 결과, 노로바이러스에 의한 집단 식중독 사례는 2004년과 2005년 각각 연간 10여 건 정도에 불과하던 것이 2006년 말부터 급증하기 시작하여 2007년 초에 50건 이상이 발생하였으며 2008년에는 연중 내내 노로바이러스에 의한 집단 식중독이 발생하는 등 노로바이러스가 전체 식중독에서 가장 중요한 원인 미생물이며 향후 공중보건학적으로 중요한 원인 병원체임을 확인하였다(Table 2, Figure 2). 이러한 증가의 원인에는 시•도 보건환경연구원 등 지역 실험실의 노로바이러스 진단 역량 강화를 위한 질병관리본부의 기술적 지원으로 인해 유행사례에 대한 노로바이러스 검출률이 높아진 이유도 기여했을 것으로 보인다.

  앞서 언급한 바와 같이 질병관리본부 간염•폴리오바이러스팀과 17개 시•도 보건환경연구원은 수인성 식품매개질환 감시 및 식중독 바이러스 국가 실험실 감시망 운영사업을 통해 전국에서 발생하는 산발적인 설사질환에 대한 실험실 감시와 함께 집단 발병의 원인규명을 위해 노력하고 있다. 이 사업에서는 노로바이러스의 표준화된 고감도 탐지시스템 마련을 위하여 자동화 핵산추출장비 보급과 노로바이러스 유전자 진단을 위한 real time RT PCR법 개발 및 진단시스템 보급 등의 사업을 수행하고 있다. 검체로부터 노로바이러스가 검출된 경우에는 집단 발병간의 역학적 연관성을 조사하기 위해 유행주의 염기서열 분석을 통해 분자역학적인 분석을 수행하게 된다. 분석업무의 효율적인 흐름을 위해 질병관리본부에서는 실시간 분자역학사이트(www.k-calici.net)를 개설하고 웹사이트를 이용하여 전국 각 지역 시•도 보건환경연구원 실험실의 염기서열 분석 및 DB 분석을 수행하고 있다.

  질병관리본부에서는 노로바이러스 진단을 위해 유전자검출을 통한 분자생물학적 진단기법을 표준방법으로 사용하고 있으며 이를 위해 전국 시•도 보건환경연구원 실험실의 노로바이러스 진단 표준화 및 인프라 강화를 목적으로 각 지역 실험실에 2007년부터 2개년에 걸쳐 바이러스의 핵산을 자동으로 추출할 수 있는 자동화 장비를 보급하였다. 본 장비를 사용할 경우, 분변 부유액을 제조한 후부터 자동화 장비를 이용해 자동으로 바이러스 핵산추출 및 핵산중합효소 반응액 제조까지 수행할 수 있어 각 실험실이나 실험자 간의 실험 오차를 최소화하여 정확한 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
  현재까지 노로바이러스 감염 진단을 위해서는 conventional RT PCR을 표준방법으로 사용하고 있는데 이것은 여러 진단방법 중 가장 민감하고 신뢰성 있는 결과를 산출하는 것으로 알려져 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 방법은 실험자간의 실험 오차가 발생할 가능성이 높고 실험실 오염에 의한 위양성의 결과가 도출될 가능성도 있어 새로운 개념의 진단법 개발이 요구되어 왔다. 질병관리본부는 2006년부터 기존의 분자생물학적 방법에 비해 민감도는 높으면서 교차오염을 최소화할 수 있는 방법인 real time RT PCR법을 이용한 노로바이러스 유전자 검출법 개발 연구를 수행해 왔으며, 그 결과를 기반으로 국내 제조회사와 공동으로 동결건조과정을 통해 실험실에서 별도의 처리없이 사용할 수 있는 “ready to use” 형태의 진단키트 개발을 완료하여 2009년 4월부터 실제 진단에 적용하고 있다. Real time RT PCR을 사용하면 기존 진단방법에 비해 실험시간을 13시간에서 6시간 정도로 줄일 수 있을 뿐 아니라, 전기영동을 통해 결과를 확인해야 하는 실험상의 번거로움을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 또한 2008년까지 보급완료한 자동화 핵산추출장비와 연동할 경우에는 바이러스의 핵산추출부터 결과 확인까지 실험자의 복잡한 조작 없이 작업을 단순화할 수 있어 전국 지역 실험실에서 수행한 결과에 대한 표준화가 가능하고 검사결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 사료된다.
  사람에게 감염을 일으킬 수 있는 노로바이러스는 2가지 주된 유전자형에 약 31가지 아형이 있어, 노로바이러스 검출 후에도 유전자형의 결정 및 염기서열의 분석은 집단발병의 원인을 규명하는데 매우 중요한 과정이다. 2007년 식중독 바이러스 국가실험실감시망 운영사업 실시 이전에는 질병관리본부에서 직접 유전자 분석을 수행하여 그 결과를 환류하는 형태로 진행하였으나, 집단발병사례가 발생할 경우 환류까지의 소요 시간이 길어져 최종 원인규명까지 2주 이상 소요되는 경우도 있었다. 결과 환류에 소요되는 시간을 줄이기 위해 2007년 하반기부터는 염기서열분석을 수행하는 검사기관을 따로 지정하고 웹 기반의 보고체계를 활용하여 유전자 검사결과를 4일 이내에 지역 실험실과 질병관리본부에 동시에 환류할 수 있는 실시간 분자역학분석망을 구축하여 현재 운영 중에 있다.

  본 시스템의 운영 결과, 2008년 65건의 노로바이러스 감염에 의한 집단 식중독 사례가 분석되었으며 지역사회 유행을 포함한 2007년 이후 2년간 약 6,000여건의 분자역학자료가 DB로 관리되고 있다(Table 3). 향후 K-CaliciNet을 통해 축적된 DB는 국내에서 발생되거나 해외에서 유입되어 발생되는 노로바이러스 집단유행을 분석하는데 유용한 자료로 활용될 것으로 기대된다.  Fig 3.

Ⅲ. 맺음말

  노로바이러스는 비교적 최근에 알려진 바이러스로 진단이나 감염관련 기전에 관련된 연구가 아직까지 초보적인 수준에 있다. 그러나 유럽 및 미국, 일본 등 선진국에서는 노로바이러스에 의한 급성 위장관염의 발생이 급증하여 현재에는 가장 주요한 설사원인 병원체로 보고되고 있다. 우리나라도 2007년 이후 노로바이러스로 인한 집단 식중독의 발생이 급증하고 있으며, 특히 5세 이상의 소아와 성인층 모두에서 가장 빈번하게 발생하는 급성 위장관염의 원인 미생물로 확인되고 있다. 따라서 향후 이에 대한 공중보건학적인 관심과 국가적인 조기탐지시스템의 구축 및 운영이 강조되어야 할 것이다.
  질병관리본부는 앞서 소개한 바와 같이 노로바이러스 감염의 진단을 담당하는 각 시•도의 표준실험실 구축을 위해 자동화 핵산추출기를 보급하고 고감도 탐지를 위한 real time RT PCR법을 개발•보급하였다. 또한 분자역학사이트의 운영을 통해 분자역학 정보의 신속한 웹 기반 환류시스템을 가동하여 노로바이러스의 집단발병 시 이를 조기에 탐지하고 대처할 수 있는 인프라를 확보하는 사업을 지난 2년간 실시하였다. 2009년부터는 질병관리본부와 17개 시•도 보건환경연구원이 참여하는 조기탐지시스템의 운영이 본격화되므로 노로바이러스의 조기탐지와 확산 방지에 크게 기여할 것으로 기대한다.

Ⅳ. 참고문헌
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