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[양돈연구3]예방 접종 동물에서 비구조 단백질(NSPs) 검사

  • 한병우
  • 2020-07-01 09:53:04
  • 조회 : 895
양돈연구 원고 3 수정

 

예방 접종 동물에서 비특이 구조 단백질(NSPs) 검사
 
1st edition


 
  급속한 전파가 통제하에 들어온 이후 감염되었으나 인지하지 못한 개체들이 집단에 아직 존재할 수 있다. 이러한 개체들이 위험 요소가 될 수 있는 것으로 판단된다. 이들은 소량의 바이러스를 계속 배설(보독 개체)하고 속발성 유행의 요인이 될 수 있고 식품 체인에서 색출되어 수출 시장을 위태롭게 할 수 있다. 이러한 요인 때문에, 감염이 없음을 입증하기 위하여, 감염 지역에서 임상적 및 혈청학적으로 구성된 최종 검사를 실시하게 된다.(J.A. Backer et al., 2012)


예방 접종-사육(vaccination-to-live) 전략을 적용할 때, 구제역 청정 상태를 다시 회복함을 방해하는 두 가지 염려 사항들이 있다. 첫째 예방 접종은 감염 동물에서 임상 증상을 감추게 할 수 있고 바이러스 순환을 탐지할 수 없는 수준으로 억제할 수 있기 때문에 예방 접종은 유행 중 가벼운(인지하지 못한) 집단 내 발생 수를 증가 시킬 수 있다. 둘째 표준 혈청학적 ELISA는 감염되었거나 예방 접종한 동물 모두에 존재하는 바이러스의 특이구조 단백질에 대한 항체를 탐지한다. 이러한 것이 이전에 감염된 개체를 확인함을 불가능하게 한다. 백신은 비특이구조 단백질(NSP)에 대한 항체를 유도하지 않기 때문에, 이러한 항체들에 대한 검사가 감염 동물과 예방 접종 개체를 구분할 수 있으나, 이러한 NSP ELISA의 센서티버티(sensitivity: 민감성 혹은 정확성)는 예방 접종을 실시하지 않은 동물에 비해 예방 접종 동물들에 대해 더 낮다.( J.A. Backer et al., 2012)


예방 접종의 위험성을 평가하기 위해, 2가지 질문에 답할 필요가 있다. 얼마나 많은 인지하지 못한 감염 동물 또는 집단이 예방 접종 후 예상되는가 그리고 이를 색출하기 위해 얼마나 잘 최종 검사를 시행할 수 있는가?(J.A. Backer et al., 2012)


비특이구조 단백질(NON-SPECIFIC STRUCTURAL PROTEINS: NSPs)


구제역 바이러스는 12개의 단백질을 부호(암호)화한 8400개 뉴크레오티드로 구성된 양성 단일 가닥 RNA 유전자로, 이 중 4개는 특이구조 단백질로 바이러스의 캡시드를 구성하고 8개는 비특이구조 단백질로 함께 감염 세포에서 바이러스가 복제할 수 있도록 작용 한다. 특이구조 유전자는 1A, 1B, 1C 및 1D로 밝혀졌고, 비특이구조 유전자는 L, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C 및 3D 로 구성된다.(R.P. Kitching, 2002)


NSP 양성의 의미


예방 접종 또는 예방 접종하지 않은 개체들은 구제역 바이러스에 감염된 다음 여러 가지 상태 즉, 급성 감염, 회복 또는 지속형 감염(보독 개체) 중 하나에 해당될 수 있다. 발생 후 감시의 주요 목적은 특히 다른 형태 감염을 감시하여 빠뜨리기 쉬운 준임상형 감염, 급성 또는 지속형 감염을 색출하는 것이다. 보독 개체가 아닌 회복된 동물들은 다른 개체에게로 전파 위험성이 제기되지 않으나, 이러한 존재들은 동일 또는 역학적으로 관련 있는 동물군에서 감염 동물의 존재에 대한 지시 인자일 수 있다.( David J Paton et. al., 2006)  즉 NSP에 대한 항체 검출은 기존 혈청형들의 구제역 바이러스에 과거 또는 진행중인 감염을 확인하기 위해 적용되고 있다. 현재의 구제역 백신은 항원 정제 단계를 거치게 되고, NSPs가 없는 상태가 되도록 제조하여 불활화 구제역 백신에 NSPs가 존재하지 않도록 하여 탐지되는 거의 모든 NSP 에 대한 면역 반응은 실제 감염에 기인하도록 하였다.(H. Yadin et al., 2007)


감염되어 최근 회복된 동물들은 바이러스들이 동물의 조직에서 복제하였기 때문에 이러한 단백질들이 노출되게 되고 숙주에 의해 특이 항체 생산을 촉진하게 될 것이기 때문에 NSPs에 대한 항체를 갖게 될 것이다. 따라서 이러한 항체들의 검출은 이미 구제역에 걸렸거나 아직도 바이러스를 가지고 있을 개체들을 확인하는데 이용될 수 있다.(R.P. Kitching, 2002)
 
예방 접종 후 구제역 감시 전략


백신들이 감염, 임상적 질병 그리고 이들 바이러스의 전파를 예방하는 정도는 백신의 효능, 감염 바이러스에 대한 항원성 관계, 예방 접종과 감염 사이의 시간, 적절하게 예방 접종된 개체들의 비율, 및 감염 강도 등을 포함한 다양한 변수들에 달려있다. 따라서, 특정 상황하에서 예방 접종된 개체들이 증상을 보이거나 또는 보이지 않으면서 바이러스에 감염되고, 전파시키고 보독 개체가 될 수 있다.(Barnett P.V. et al.,2002) 감염된 동물들은 색출하고 제거해야 하고 임상적 및 혈청학적 감시가 급성 또는 지속형 구제역 감염을 숨기고 있는 감수성 가축을 확인하는데 도움이 될 수 있다.( David J Paton et. al., 2006)


많은 인자들이 질병 부재를 혈청학적으로 입증할 수 있는 신뢰성에 영향을 미치는데 상호 작용한다. 한 집단에 대한 혈청학적 조사 시 모든 개체를 검사하지 않고 이용할 수 있는 검사 방법이 완전하지 않기 때문에 혈청학적 감시가 질병의 부재를 절대적으로 보장할 수 없고 이동 제한, 역학적 추적 그리고 임상적 감시를 포함할 종합적인 위험성 완화 방법들의 일환으로 보아야 한다.  결점을 가진 검사 방법의 센서티버티(sensitivity; 양성(질병에 걸린, 감염된, 혈청 양성의, 노촐된 또는 면역된) 집단이 양성의 집단-시험 결과를 초래할 확률)는 동물 개체 별로가 아닌 군 또는 전체 집단의 상태를 보여주는 것으로 이해함이 이러한 결점을 어느 정도 극복할 수 있다. 이는 적어도 하나의 감염 동물이 인지되는 경우 해당 그룹 전체를 감염된 것으로 분류함이 적절하고 따라서 적용 검사 방법으로 모든 감염된 동물을 확인하지 못할 지라도 적절한 분류는 가능할 수 있다. 이러한 이면에는 단지 한 감염 동물이 발견되었다 해도, 이러한 개체가 추가적으로 색출하지 못한 동물들에 대한 지시인자 일 수 있기 때문에 해당 전체 무리 또는 집단을 감염된 것으로 판단해야 한다는 것이다.( David J Paton et. al., 2006)


우리는 대유행 종료 시 모든 인지 못한 감염 동물들이 임상적으로 회복되고 이들이 NSP에 대해 혈청 전환이 일어났을 것이라고 가정한다. 따라서 최종 검진 모델은 혈청학적인 집단 검진에만 초점을 두게 될 것이다. 검사 지침은 지역(보호 구역, 감시 구역, 그리고 적용될 수 있다면 예방 접종 구역)과 축종에 따라 결정된다. 적용 집단 검진 전략에 따라, 야외 바이러스에 대한 항체 검사를 위하여 상당 수의 개체들로부터 혈액 시료를 채취한다. 최종 집단 검진을 받은 각각의 무리에 대하여 양성일 확률을 계산한다.(J.A. Backer et al., 2012)


감염 부재를 입증하기 위한 혈청 검사 설계 시에는, 혈청 시료 채취 시 존재할 것 같은 감염 수준에 대한 정보를 가지고 있거나 또는 추정을 내려야만 한다. 예로 전염성 질병을 다룰 때 한 집단이 감염되었다면, 그때 적어도 2%의 군들이 감염 되어 있을 것이고 감염 농장에서 5%의 동물들이 감염 되어 있을 것이라고 추정한다. 이때 확정된 신뢰 수준, 보통 95%로 이러한 빈도의 감염(설계 빈도)을 색출하기 위한 개체와 집단의 시료와 검사 비율을 설계 될 수 있다.( David J Paton et. al., 2006)


불행하게도, 여러 구제역 감염 무리에서 가장 가능성 높은 감염 빈도는 특히 긴급 예방 접종 무리에서 준임상 감염에 대하여 수치화 되어 있지 않다.


결론


NSPs에 대한 항체들의 검사 방법은 보독 개체를 탐지하는데 상당히 진전되었다. 그러나 검사 방법은 제약 사항들이 있고 어떠한 개체가 생존 바이러스 보독 개체일 수 있을 가능성을 배제하기 위해 개체 단위로는 신뢰할 수 있게 적용할 수 없다.


참고문헌


 Barnett P.V., Carabin H. A review of emergency foot-and-mouth disease(FMD) vaccines. Vaccine 2002 20 1505-63


David J Paton et. al., Application of non-structural protein antibody tests in substantiating freedom from FMD virus infection after emergency vaccination of cattle. Vaccine 2006 24


H. Yadin et al., The NSP immune response of vaccinated animals after in field exposure to FMDV Vaccine 2007 25
 
J.A. Backer et al., Vaccination against foot and mouth disease Ⅱ regaining fmd free status  Pre vet med 2012 107 41-50


R.P. Kitching, Identification of foot and mouth disease virus carrier and subclinically infected animals and differentiation from vaccinated animals. Rev. sci. tech. Off. int. Epiz. 2002 21(3) 531-538

 

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