국내 성인집단에서의 계절 인플루엔자 불활화 3가 백신 접종에 따른 돼지인플루엔자 교차항체반응 분석
Cross-reactive antibody to swine influenza viruses in adults after vaccination with seasonal influenza vaccine in Korea

질병관리본부 국립보건연구원 감염병센터 인플루엔자바이러스과

최장훈, 이남주, 신경철

Ⅰ. 들어가는 말

  돼지인플루엔자(Swine influenza)는 A형 인플루엔자바이러스에 의해 발생하는 돼지 호흡기 질병이며, 돼지에서 집단발병(outbreak)을 유발한다. 돼지인플루엔자바이러스는 돼지에서 높은 감염력을 보이지만 치사율이 낮으며 주요 증상으로는 발열, 체중 감소 및 호흡기 증상 등이 있으나 감염된 개체에 따라 무증상이거나 경미한 증상을 보이는 경우가 있다[1]. 현재 전 세계적으로 H1N1, H1N2 그리고 H3N2형이 주로 돼지 집단에서 유행하는 것으로 보고되고 있다[2]. 
  돼지인플루엔자바이러스는 돼지에서 사람으로, 사람에서 돼지로의 전파가 일어날 수 있으나 일반적으로 사람에게 감염되는 사례는 매우 드물게 보고되고 있다. 사람이 돼지에서 유행하는 바이러스와 유전적으로 유사한 인플루엔자에 감염된 경우 이들 바이러스를 변종 바이러스(variant viruses)라 하며 바이러스 아형(subtype)뒤에 “v"자를 붙여 표시 한다 (예: H3N2v)[3].

  2005년 미국 온타리오주에서 돼지 H3N2 바이러스 인체감염이 보고된 이후 미국에서는 산발적이지만 돼지인플루엔자 인체감염 사례가 증가 추세로 2013년 2월 현재 H3N2v 329건, H1N1v 14건 그리고 H1N2v 5건이 보고되어 있다[4]. 국내에서는 1998년, 2003년 그리고 2004년에 돼지집단에서 돼지인플루엔자 swH3N2, swH1N2 그리고 swH1N1 바이러스가 각각 분리되었으나 인체감염 사례가 보고된 바 없다[5]. 이 바이러스들은 현재까지 국내 돼지집단에서 주로 유행하고 있으며, 유전형 및 항원형이 미국에서 유행하는 돼지인플루엔자바이러스와 유사한 것으로 보고되었다[6].
  본 연구에서는 최근 미국에서 돼지인플루엔자 인체감염 사례가 지속적으로 보고됨에 따라 계절인플루엔자 불활화 3가 백신 접종에 따라 건강한 성인에서 생성된 항체와 돼지인플루엔자바이러스에 대한 교차반응 및 면역도를 조사함으로써 국내에서 유행하는 돼지인플루엔자바이러스의 인체감염 위해도를 분석하고자 한다.


Ⅱ. 몸 말


  본 연구에 사용된 혈청은「인플루엔자 백신 접종에 대한 면역반응 분석 연구」의 일환으로 2011년과 2012년 인플루엔자바이러스 유행 전인 가을(10월-11월)에 수집된 20세에서 60세 이하의 건강한 성인 혈청을 사용하였으며, 인플루엔자 3가 불활화 백신(지씨플루: 2011-12 절기, 플루백신V: 2012-13 절기) 접종 전과 접종 4-6주 후에 확보된 55건의 복수혈청을 이용하였다. 또한 본 연구는 질병관리본부 연구윤리심의위원회의 승인을 득하였다(승인번호 2012-02CON-05-P).
  인플루엔자바이러스 면역도 검사를 위한 혈청학적 검사는 칠면조 적혈구를 이용한 혈구응집억제시험법 (Hemagglutination Inhibition test, HI)과 마이크로중화시험법(Microneutralization test, MN)을 이용하여 수행하였다. 마이크로중화시험법은 바이러스에 대한 중화항체를 정량적으로 분석하고, 혈구응집억제시험법은 적혈구 표면의 바이러스 수용체에 바이러스 부착을 억제하는 항체를 검출하는 것이다. 시험 결과 HI 항체가 ≥40 그리고 MN 항체가 ≥80을 각각 항체양성(Sero-protection)으로 판정하였는데 이는 인플루엔자 감염에 대한 위험이 감소되는 것으로 해석된다[7]. 또한 백신 접종 전 항체가에 비해 백신 접종 후 항체가가 4배 이상 상승한 경우 항체양전(Sero-conversion)으로 정의하였다.

  실험에 사용된 국내 돼지인플루엔자바이러스는 농림수산검역검사본부로부터 분양 받은 A/Swine/GC503/05(swH1N1), A/Swine/GC502/05(swH1N2), A/Swine/GC407/05 (swH3N2) 그리고 충북대학교로부터 분양 받은 A(H1N1)pdm09 바이러스의 M 유전자가 도입된 A/swine/Korea/CY02-09/2012(swH3N2pM) 바이러스를 사용하였다. 계절인플루엔자 바이러스 A(H1N1)pdm09와 A(H3N2) 바이러스는 2011-12와 2012-13 절기 백신주 바이러스를 사용하였다.
  2011-12 백신주 바이러스에 대한 페렛(족제비) 표준 항혈청과 돼지인플루엔자바이러스와의 교차반응을 HI와 MN 시험법으로 검사한 결과 A(H1N1)pdm09 표준 항혈청은 돼지인플루엔자 swH1N1 (HI 항체가 640, MN 항체가 640)과 swH1N2 (HI 항체가 160, MN 항체가 320) 바이러스와 교차 반응을 보였으나 A(H3N2) 표준 항혈청은 돼지인플루엔자 swH3N2 (HI 항체가 <10, MN 항체가 <10)와 swH3N2pM (HI 항체가 <10, MN 항체가 <10)에 대한 교차 반응이 나타나지 않았다(Table 1). 이러한 현상은 A(H1N1)pdm09 백신주 바이러스의 Hemagglutinin (HA) 유전자가 돼지인플루엔자 swH1N1 그리고 swH1N2의 HA로부터 유래되었기 때문에 교차 반응이 일어난 것으로 사료된다. 그러나 돼지인플루엔자 swH3N2바이러스의 HA 유전자는 1990년대 후반 계절인플루엔자로부터 도입되어 생성된 3가 재조합 (triple reassortant) 바이러스이나 지속적으로 변이가 누적된 현재의 계절 A(H3N2) 바이러스의 HA 유전자와 항원성의 차이로 인하여 낮은 교차반응이 나타난 것으로 사료된다.

  정상 성인집단 혈청을 이용한 HI 시험에서는 백신 접종 후 계절인플루엔자 A(H1N1)pdm09와 A(H3N2) 바이러스에 대한 항체양전율(백신 접종 전, 후 항체가 4배 상승)은 각각 75%와 84%로 높은 수준으로 나타났으나 국내 분리 돼지인플루엔자 swH1N1, swH1N2, swH3N2 그리고 swH3N2pM 바이러스에 대한 항체양전율은 각각 64%, 62%, 44% 그리고 45%로 계절인플루엔자에 비해 다소 낮은 수준으로 확인되었다. MN 시험 결과 계절인플루엔자 A(H1N1)pdm09와 A(H3N2) 바이러스에 대한 중화 항체양전율은 각각 55%와 42%로 나타났으나 돼지인플루엔자 swH1N1, swH1N2, swH3N2 그리고 swH3N2pM 바이러스에 대한 항체양전율은 각각 56%, 47%, 40% 그리고 16%로 확인되었다(Table 2). HI 시험에 비해 MN 시험의 낮은 항체양전율은 백신 접종 전의 중화항체가 (MN titer ≥ 80) 수준이 HI 항체가에 비해 높게 나타났기 때문이며, 이는 성인 집단의 경우 이전 백신 접종력과 계절인플루엔자바이러스 감염력에 따른 교차 면역력이 어느 정도 수준으로 형성되었기 때문이라 해석된다.

  인플루엔자 불활화 3가 백신 접종 후 시험에 사용한 모든 돼지인플루엔자바이러스에 대하여 성인집단의 56% 이상이 HI 항체가 ≥40 이상 그리고 MN 항체가 ≥80 이상의 항체양성을 보여 교차항체반응이 유도됨을 확인하였다(Figure 1).
  또한 돼지인플루엔자 swH3N2 바이러스의 경우 표준 항혈청과 교차반응이 일어나지 않았지만(Table 1) 사람 혈청과는 상당한 수준의 교차항체반응이 일어났는데 그 이유로 첫 번째, 표준 항혈청 제작은 사람과 달리 백신력 또는 인플루엔자바이러스 감염력이 없는 무균(special pathogen free, SPF) 족제비를 이용하였고 항혈청 제작 시 사용한 백신주 A(H3N2) 바이러스와 돼지인플루엔자 swH3N2 바이러스의 항원성 차이 때문일 것으로 판단되며 두 번째로는, 미국 질병관리본부에서 발표한 내용과 같이 본 연구에서 사용된 20세 이상의 성인 집단은 백신 접종력 또는 과거 인플루엔자바이러스 감염력으로 인한 면역력 생성으로 교차항체반응이 유도된 것으로 사료된다[8]. 이는 최근 미국에서 발생한 돼지에서 사람 간 인플루엔자바이러스가 전파된 대부분의 사례가 10세 이하 소아에서 나타난 것과 연관성이 있음을 시사한다.


Ⅲ. 맺는 말


  최근 미국에서의 돼지 인플루엔자바이러스 인체감염 발생이 증가되고 있고 국내 돼지에서 동일한 아형의 돼지인플루엔자 바이러스 유행이 확인된 점을 고려할 때 돼지 인플루엔자바이러스 인체감염에 대한 위험 요인, 위해도 평가, 감시 강화 등 대응의 필요성이 제기되고 있다. 이에 국내성인 집단에서의 항체가 보유율 조사는 이러한 대응 정책 수립의 기본적인 자료로 매우 중요하다. 그러나 본 연구는 검체 확보의 어려움으로 검체수가 적다는 제한점을 가지며, 특히 미국에서 수행된 기존의 보고[8]와 달리 소아 연령층과 60세 이상의 노년층에 대한 분석이 제외 되어 연령별 분석이 이루어지지 않았으므로 향후 이들 집단에 대한 추가적인 분석이 요구된다. 그러나 변형 돼지인플루엔자 H3N2v에 대한 분석만 수행한 국외 다른 보고[8, 9]와 달리 국내에서 돼지집단에서 주로 유행하는 3종의 돼지인플루엔자 아형에 대한 계절인플루엔자 불활화 3가 백신 접종에 따른 교차항체 반응 분석을 최초로 실시하였다는데 의의가 있다.

  결론적으로 국내에서 허가 판매되고 있는 계절인플루엔자 불활화 3가 백신 접종에 따라 성인 집단에서 계절인플루엔자바이러스보다 낮은 수준이지만 3종의 돼지인플루엔자바이러스 아형에 대한 교차반응 항체가 증가됨에 따라 상당 수준 보호 효과가 있는 것으로 확인 되었다. 따라서 돼지인플루엔자바이러스에 직접적으로 노출 가능성이 높은 농장 및 관련 업종 종사자들에 대한 계절인플루엔자 백신접종이 권장되어야 할 것이며, 돼지 농장 종사자 등 노출 위험이 있는 집단에 대한 적극적인 감시체계 운영을 강화할 필요가 있다.


IV. 참고문헌


1. Straw BE, D'allaire S, Mengeling et al. Swine influenza. In: Disease of swine, ed. Easterday BC, 8th ed., pp. 277-290. Iowa State University Press, Ames, IA.
2. Jung K, Chae C. Phylogenetic analysis of an H1N2 influenza A virus isolated from a pig in Korea. Arch. Virol 2004; 149, 1415-1422.
3. Centers for Disease Control and Prevention. Influenza A(H3N2) variant virus. http://www.cdc.gov/flu/swineflu/h3n2-cases.htm
4. Centers for Disease Control and Prevention. Reported infections with variant influenza viruses in the United States since 2005. http://www.cdc.gov/flu/swineflu/variant-cases-us.htm
5. Song DS, Lee JY, Oh JS, Lyoo KS, Yoon KJ, Pa가 YH et al. Isolation of H3N2 swine influenza virus in South Korea. J. Vet. Diagn. Invest. 2003; 15, 30-34.
6. Lee CS, Kang BK, Kim HK, Park SJ, Park BK, Jung K et al. Phylogenetic analysis of swine influenza viruses recently isolated in Korea. Virus Genes, 2008; 37; 168-176.
7. Veguila V, Hancock K, Schiffer J et al. Sensitivity and specificity of serologic assays for detection of human infection with 2009 pandemic H1N1 virus in U.S. population. J Clin Microbiol 2011; 422:151-60.
8. Centers for Disease Control and Prevention. Antibodies cross-reactive to influenza A(H3N2) variant virus and impact of 2010-11 seasonal influenza vaccine on cross-reactive antibodies-United States. MMWR 2012; 61(14):237-241.
9. Skowronski DM, Serres GD, Janjua NZ, Gardy JL, Gilca V, Dionne M et al. Cross-reactive antibody to swine influenza A(H3N2) subtype virus in children and adults before and after immunisation with 2010/11 trivalent inactivated influenza vaccine in Canada, August to November 2010. Euro Surveill. 2012; Jan 26;17(4).