Ⅰ. 들어가는 말

  홍역바이러스(Measles virus)는 파라믹소바이러스과(Paramyxoviridae)에 속하며, 외피가 있는 단일가닥 RNA 바이러스로서 당단백질과 지질 피막이 있고 짧은 표면돌기가 있는 구형의 모양을 가지고 있다. 이 바이러스는 사람만을 숙주로 하며, 숙주와의 융합과 침투에 관여하는 Fusion (F) 단백질, 세포에 부착시키는 Hemagglutinin (H)이 존재하며 그 외에 Matrix (M), Phosphoprotein (P), Large protein (L), Nucleoprotein (N)등 6개의 단백질로 구성되어 있다[1]. 홍역 바이러스는 단일 혈청형으로 알려져 있으나, 현재 8가지 (A-H)의 유전형(genotype)이 보고되어 있다[2, 3]. 각각의 유전형 내에 소변이에 의해 A, B1-B3, C1-C2, D1-D11, E, F, G1-G3, H1-H2인 24가지로 구분되어 있으며, 각 지역별로 발생하는 홍역바이러스의 유전형 현황이 분석되고 있다(Figure 1).

홍역은 전 세계적으로 유행하는 급성 발진성 바이러스 질환으로 특히 소아생명을 위협하는 주요 질병이다. 처음에는 감기처럼 콧물, 기침과 같은 증상 및 결막염 등을 나타내다가 고열과 함께 온몸에 발진이 생기고, 예방접종을 받지 않은 소아가 환자와 접촉할 경우 95% 이상 감염이 되는 전염력이 매우 높은 질환이다[4]. 또한 흔히 중이염이나 폐렴 같은 합병증이 발생하며, 홍역 환자 1,000명 중 1-2명은 뇌염 등과 같은 심각한 후유증을 앓거나 사망에 이를 수 있다. 홍역 예방을 위해서는 12-15개월(1차)과 만4-6세(2차)에 두 번의 MMR(Measles, Mumps, Rubella) 예방접종이 필수적이다. 홍역이 유행할 때는 최소접종 연령(12개월) 이전인 6-11개월에 영유아에 가속 접종하며, 1세 이상에서는 최소 접종간격(4주)으로 가속 접종해야한다. 우리나라는 어릴 때 홍역 예방접종률이 95%에 이르기 때문에 큰 문제가 되지는 않지만, 홍역은 전염력이 높고 해외에서 지속적으로 발생하고 있기 때문에 백신 미접종자의 홍역 감염 위험은 항상 노출되어 있다. 홍역은 환자와의 직접 접촉이나 콧물, 기침 등 호흡기 분비물, 오염된 물건을 통해 호흡기로 감염되며 공기매개로도 전파될 수도 있다.

우리나라는 1965년 홍역 백신을 도입한 이후, 1985년 국가 면역사업의 일환으로 광범위한 MMR 백신 접종을 실시한 결과, 환자의 발생수가 매년 1,000명 이하로 감소하였다. 예방접종률이 95% 이상 유지되면 집단발병을 억제할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 생후 12-15개월에 실시하는 1차 예방접종으로 95-98%, 만 4-6세에 실시하는 2차 예방접종으로 99%의 면역획득이 가능하다. 그러나 2000-2001년에 접종률이 95% 이상을 넘지 못하는 상황에서 2차 예방접종을 하지 않았거나 백신접종 후 면역획득에 실패한 감수성자가 누적이 되어 8개월간 약 55,000명의 홍역 환자가 발생하는 ‘홍역대유행’을 겪었다[5]. 이후, 95% 이상의 예방접종률을 유지하기 위해 2001년 홍역 일제예방접종과 예방접종등록사업을 시작함과 더불어 홍역환자는 점점 감소하였고, 세계보건기구(World Health Organization, WHO)의 홍역퇴치 기준을 만족시킴으로써 2006년 홍역퇴치 선언을 하게 되었다[6]. 그러나 2007년 이후 의료기관, 학교 및 미취학 아동의 경우 유치원에서의 집단감염 등 산발적으로 홍역이 발생,하였는데 그 중에는 해외유입 및 해외유입연관 사례도 확인되었다. 이러한 산발적 홍역 발생은 최근 빈번해진 해외여행을 통한 해외유입 홍역 바이러스로 홍역의 재유행 가능성과 국내에 토착화된 바이러스에 의한 홍역 감염 발생 가능성이 존재하고 있음을 보여준다. 따라서 신속하고 정확한 실험실적 진단을 통해 홍역 확산을 조기에 차단하여 홍역이 유행 되지 않도록 방지하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 신속한 의심환자 신고와 적절한 조기 조치가 필요하며 더불어 철저한 예방접종률 조사 및 백신접종 이후 면역획득 실패(vaccine failure)에 따른 감수성 연구도 지속적으로 수행되어야 한다.
본 글에서는 2013년도에 발생한 홍역유행 대응 실험실적 진단방법을 살펴보고, 유행 바이러스에 대한 유전형 분석 결과에 대해 논의하고자 한다.

Ⅱ. 몸 말


홍역 바이러스 유전자 진단법
  홍역의 진단은 임상적 증상에 기초하여 판단할 수 있으나, 확진을 위해서는 바이러스의 특이 IgM(immunoglobulin M) 항체 검출 및 급성기와 회복기의 IgG(immunoglobulin G) 항체가의 4배 이상 증가, 그리고 홍역 바이러스를 증명하는 것이 필요하다. 항체를 확인하기 위해서는 혈청학적인 진단법(Enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)을 사용하며, 바이러스를 증명하기 위해서는 홍역 바이러스 분리법, 역전사 중합효소연쇄반응(Reverse Tranase-Polymerase Chain Reaction, RT-PCR), 유전형을 분석하는 염기서열 분석법 등 분자생물학적 방법이 이용되고 있다. 홍역 의심환자의 검체는 Figure 2 와 같은 흐름으로 실험을 진행하여 결과를 판정하는데, 홍역바이러스가 세포배양을 통해 분리되거나 혹은 항원이나 유전자가 검출된 경우를 급성감염 또는 양성으로 판정한다.

홍역진단을 위한 검체는 검체 채취시기가 무엇보다 중요하다. 확진을 위해서는 급성기의 IgM 검사, 급성기와 회복기 혈청의 IgG 항체 역가의 변화로 확인해야 하기 때문이다. 홍역바이러스에 노출된 환자는 2주의 잠복기 후에 발진증상을 나타내며 IgM의 수치가 증가하고, 7일 후 IgM이 감소하면서 면역반응 의한 IgG의 상승률이 4배에 달하게 된다. 따라서 혈청학적 진단을 위한 검체 채취는 발진발생 시점부터 72시간에서 30일 이내 채혈 되어야하며, 회복기 혈청을 채취할 경우 발진 발생 후 14-30일 이내에 채혈하여야 한다(Figure 3). 홍역바이러스 확인을 위한 검체 또한 발진 후 7일 이내에 채취하여야 하며, 호흡기 검체와 타액은 검체수송배지(Virus transport medium, VTM) 또는 타액채취 기구를 사용하고, 소변은 멸균용기에 보관하며 전혈은 EDTA (Ethylene diamine tetra acetic acid) 처리된 시험관에 채취한다. 채취된 검체는 4℃가 유지되도록 하여 24시간 내 신속하게 실험실로 수송하여야 하며, 즉시 실험이 어려운 경우 -70℃에 장시간 보관이 가능하다.

바이러스 유전자 검출을 위한 역전사 중합효소연쇄반응법(RT-PCR)을 이용하는 진단은 6개의 유전자 중 특이 유전자로 Nucleoprotein (N)을 주로 이용하는데, 이 유전자 부위는 유전적 변이가 심한 부위로 알려져 있어 홍역 유행주의 유전적 특성 분석에 중요한 부위이다. WHO에서 권장하는 N 유전자의 COOH 말단부위 450개 염기를 타겟(target)으로 RT-PCR을 실시하여 이 유전자부위가 증폭 되면 양성으로 판정하며[7], 증폭된 유전자의 염기서열을 분석하여 유전형을 확인한다.

바이러스 감염증 진단 시 숙주세포를 이용하여 원인 바이러스를 분리하는 것은 민감하고 유용한 방법으로, 세포배양부터 분리된 바이러스를 유전학적, 면역학적, 또는 전자현미경 방법에 의해 동정하는 것이 진단의 표준 방법이다. 바이러스를 분리하는 주 목적은 분리한 바이러스를 이용하여 항원 및 유전적 특성 분석, 그리고 약제 내성 분석 등이 가능하기 때문이다. 홍역바이러스 분리에는 감수성이 높은 세포인 Vero/hSLAM을 사용한다. 채취한 검체에 항생제를 처리하여 바이러스 외의 병원체 성장을 억제시킨 후 세포에 감염시켜 세포병변 효과를 관찰한다. 감염된 세포는 보통 3-5일 배양 후 특징적인 세포융합을 형성하여 다형 거대세포를 만들며 세포 중심에 과립덩어리를 둘러싸고 있는 고리를 형성한다(Figure 4). 이렇게 세포병변 효과를 보이는 세포를 수거하여 RNA 유전자를 추출하고 특이 primer를 이용하여 RT-PCR로써 확인한다. 또한 세포병변 효과를 나타내지 않는 경우에는 2-3차례 계대(blind passage)를 하여 접종하지 않은 대조군과 비교한다.

2013년 국내 홍역 발생 현황
  2013년 4월 경상남도 창원시에 위치한 1개 고등학교에서 홍역환자 발생을 시작으로 같은 해 8월까지 병원 및 인근지역으로 감염이 확산되어 총 273명의 의심환자가 신고 되었다. 의심 검체에 대한 실험실 검사 결과와 역학조사 결과를 바탕으로 총 74명의 환자가 양성으로 확진되었고, 그 중 58명의 유전형을 분석한 결과, 백신관련 사례로 확인된 5건의 A type을 제외하고는, 53명이 유전형 B3로 확인되었다. 경남지역의 홍역유행이 종결된 직 후, 경기도 북부의 의정부를 시작으로 10월까지 인근지역과 강원도로 유행이 확산되어 총 57명의 의심환자가 신고 되었고, 총 25명의 양성 확진 환자 중 17명의 유전형을 분석한 결과 모두 B3로 확인되었다. 국내의 B3 발생은 2009년 리비아에서 입국한 외국인에서 확인된 것을 제외하고는 2012년까지 확인된 적이 없으며, 2013년 두 지역에서 유행했던 B3과 95.3% 상동성을 나타낸 것으로 보아 새로운 유전형의 홍역바이러스가 발생했음을 확인하였다(Figure 6).

전 세계의 홍역바이러스 유전형별 분포도(Figure 1)에서 확인 할 수 있듯이 B3은 2012년에 비해 2013년에 더 많은 국가에 전파되었다. 특히 2013년 우리나라를 포함한 일본, 호주, 미국, 캐나다, 오만 등에서 발생했던 B3 홍역바이러스와 100% 서열 상동성을 확인하였으며(Figure 5), 그 이전인 2010년 아프리카에서 보고한 B3 유행 바이러스와 염기서열이 100% 일치하였다. 아프리카에서 2007년에서 2009년 사이 21개 도시에서 발생했던 홍역바이러스 중 유전형이 분석된 220개 중 89%인 197개가 B3로 보고되었으며 2010년 이후에도 계속적으로 발생하였다. 아프리카에서 발생했던 B3은 두 가지 군집(cluster) 즉, 아프리카 전반에 걸쳐 발생했던 군집과 서부 아프리카에 제한적으로 발생했던 군집으로 나뉘는데[8], 분석결과 이 중 서부 아프리카에서 발생했던 군집과의 유전형이 일치하였다. 따라서 아프리카에서 발생한 B3 홍역바이러스가 전 세계로 전파되었고 이어서 국내 유입되었을 가능성을 추측할 수 있다.

Ⅲ. 맺는 말


  감염병은 조기 발견으로 그 유행을 최소화 할 수 있는 만큼, 홍역유행을 차단하기 위해서는 신속한 홍역 확진이 이뤄져야 하다. 또한 최근 빈번해진 해외여행으로 인한 해외유입과 해외유입연관 사례가 10년 이상 꾸준히 발생하고 있기 때문에 의심사례 발생 시 유입 여부를 명확히 판단하기 위한 역학조사와 더불어 빠르고 정확한 유전형 분석이 필요하다. 현재 유전형 분석에 이용되고 있는 N 유전자의 450 뉴클레오타이드 염기서열 부분은 높은 상동성 때문에 동시에 여러 유입 사례가 발생하였을 경우 좀 더 자세한 유입경로 파악이 어렵다. 따라서 현재 유전형 분석에 이용되는 유전자 타깃과 더불어 추가적인 유전자 분석부위를 확대하여 좀 더 정교한 분자수준의 분석을 위한 시도가 필요하다. 이는 감염원 구분 및 감염 경로 파악 등에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

Ⅳ. 참고문헌


1. Barbosa HL et al.. 1971. Subacute sclerosing panencephalitis: Isolation of suppressed measles virus from lymph node biopsies. Science. 173:840-841.
2. Griffin DE, Bellini WJ, 1996. Fields Virology. pp 1267-1312. In: Knipe DM, Howley PM et al. (Eds). Lippencott-Raven Publishers.
3. Karz SL, Enders JF. 1969. Diagnostic prodecures for viral and reckettsial infection, In EH Lennette and NJ Schmidt(eds.). pp 504-528. 4th ed. New York: American Public Health Association.
4. Moss WJ, Griffin DE. 2011. Measles. Lancet 379:153-164.
5. Korea Centers for Disease Control and Prevention. 2012. National Notifiable Infectious Diseases Reports. available at
http://www.kdca.go.kr
. Accessed on 18 December.
6. Elimination of Measles-South Korea. 2007. 2001-2006. MMWR April 6. 56(13);304-307.
7. World Health Organization. 2001. Nomenclature for describing the genetic characteristics of wild-tupe measles viruses (update). Part 1. Wkly Epidemiol Rec 76:242-7.
8. Paul A. Rota et al. 2011. Global Distribution of Measles Genotypes and Measles Molecular Epidemiology. JID 204. Supplement article.