2018년 국내 일본뇌염 실험실 검사 현황

질병관리본부 감염병분석센터 바이러스분석과
이혁진, 이은주, 최우영, 한명국*

*교신저자 : mghan@korea.kr, 043-719-8190

초록
 
일본뇌염은 모기를 매개로 전파되는 인수공통감염병으로써, 주로 바이러스성 뇌염을 일으킨다. 원인병원체인 일본뇌염바이러스는 외피(envelope) 구조단백질 E 유전자의 염기서열에 따라 5가지 유전형(I～V형)으로 나누어지며, 아시아 지역에서 유행하고 있다. 일본뇌염 실험실 검사는 유전자 검출검사[실시간 중합효소연쇄반응법(Real-time RT-PCR), 중합효소연쇄반응법(RT-PCR) 등], 항체 검출검사[효소면역측정법(ELISA), 간접면역형광항체법(IFA), 플라크감소중화시험법(PRNT) 등], 배양검사가 수행되고 있다. 2018년 국내에서 17명의 일본뇌염 양성 환자가 보고되었고, 이 중 2건의 검체에서 일본뇌염바이러스가 검출되었으며 유전형은 V형으로 확인되었다. 또한 1건의 뇌척수액 검체에서 일본뇌염바이러스를 분리하였으며, 전장 유전자 염기서열을 확보하였다. 이 글에서는 국내에 일본뇌염바이러스 유전형 V형이 2015년에 환자에서 처음 검출된 이후에 2018년에도 검출되었음을 보고하고자 한다.

주요 검색어 : 일본뇌염, 일본뇌염바이러스, 유전형 V형, 바이러스 분리

  들어가는 말

일본뇌염(Japanese encephalitis)은 일본뇌염바이러스(Japanese encephalitis virus)에 의한 인수공통 감염병으로, 주로 작은빨간집모기(Culex tritaeniorhynchus)를 매개로 전파된다. 아시아 지역에서 발생하는 대표적인 뇌염으로 매년 68,000건이 보고되고 있으며, 약 30%의 사망률을 보이고 회복되어도 약 1/3에서 신경계성 합병증을 남기는 질환이다[1-3]. 돼지나 물새가 일본뇌염바이러스의 주요 증폭 숙주로 알려져 있으며 매개체인 모기가 그 피를 흡혈하고 다시 우연숙주인 사람의 피를 흡혈할 때 바이러스가 인체에 침입하여 감염된다[4]. 일본뇌염 환자는 모기의 활동이 왕성한 여름부터 가을(8월～11월)동안 주로 발생하며, 인체 감염의 대부분은 무증상이나 200～250명 중 1명 정도에서 증상이 나타난다. 약 7～14일의 잠복기를 거쳐 고열(39～40℃), 두통, 의식장애, 경련, 의식 소실 등의 증상을 보인다. 증상이 심한 경우 뇌, 수막, 척수를 포함하여 중추신경계 전반에 걸쳐 병변이 나타날 수 있으며 마비 및 운동 장애와 같은 신경 증상이 나타난다. 급성뇌염, 무균성 수막염, 비특이적인 열성 질환 등이 수반되어 의식장애, 경련, 혼수 등에 이르게 된다[5-7]. 일본뇌염바이러스는 플라비바이러스과(family Flaviviridae) 플라비바이러스속(genus Flavivirus)에 속하는 바이러스로 크기는 직경이 40～50nm인 구형의 바이러스이다. 바이러스 유전자는 (+) 단일가닥 RNA이고 크기는 약 11kb이다[8]. 일본뇌염 바이러스는 외피(envelope) 구조단백질 E 유전자의 염기서열에 따라 5가지 유전형(I, II, III, IV, V)으로 나뉜다[9].
일본뇌염의 실험실 검사는 사람 검체에서 바이러스가 검출되는 시기가 매우 짧기 때문에 유전자 검출검사에서 양성으로 확인되는 사례가 극히 드물다. 따라서 세계보건기구(WHO)는 일본뇌염 실험실 검사를 주로 항체 검출검사를 통해 확인할 것을 권고하고 있다[10]. 우리나라는 미군 연구 사업으로 일본뇌염 감염을 조사한 결과에서 1951년 이전 사람 검체로부터 유전형 II형 1건과 유전형 III형 1건의 일본뇌염바이러스를 확인하였다[11]. 이 후 2015년 일본뇌염 의심환자의 뇌척수액에서 일본뇌염바이러스 유전형 V형이 처음으로 검출 및 분리되었다.
또한, 2018년 2건의 일본뇌염 의심환자의 뇌척수액에서 일본뇌염바이러스 유전형 V형이 검출되었고, 그 중 1건에서 바이러스 분리에 성공하였다. 이 글에서는 2018년 국내 일본뇌염 실험실 검사 현황 및 일본뇌염 의심 환자의 검체에서 양성으로 확인된 17건의 일본뇌염 사례에 대한 분석결과를 기술하고자 한다.

  몸 말

1. 일본뇌염 실험실 검사 방법

국내 일본뇌염 의심 환자에 대한 실험실 검사를 위하여 유전자 검출검사[실시간 중합효소연쇄반응법(Real-time Reverse Tranion-Polymerase Chain Reaction, rRT-PCR)], 항체 검출검사[효소면역측정법(Enzyme- linked Immunosorbent Assay, ELISA); 간접면역형광항체법(Indirect Immunofluorescence Assay, IFA); 플라크감소중화시험법(Plaque Reduction Neutralization Test, PRNT)], 그리고 배양검사를 수행하고 있다. 검체 채취일이 발병일로부터 5일 이내인 경우 유전자 검출검사와 항체 검출검사를 동시에 수행하고, 검체 채취일이 발병일로부터 5일 이후인 경우 항체 검출검사를 수행한다. 급성기 혈청의 항체 검출검사에서 IgM 양성 결과가 나오면 추정진단으로, 회복기 혈청을 요청하여 두 검체 간 간접면역형광항체법(IFA) 또는 플라크감소중화시험법(PRNT)으로 항체가 상승 여부를 확인한다[12]. 국내 일본뇌염 진단기준은 ?2019년 예방접종 대상 감염병 관리 지침?에 따라 일본뇌염에 합당한 임상적 특징을 나타내면서, 검체(혈청, 뇌척수액 등)에서 바이러스 분리 또는 특이 유전자 검출, 회복기 혈청의 항체가가 급성기에 비하여 4배 이상 증가 확인, ELISA를 이용하여 특이 IgM 항체 검출 및 그 외 시험법(IFA 및/또는 PRNT)으로 양성인 경우 일본뇌염 확진환자로 판정하고 있다. 2018년 1월부터 17개 전국 시·도 보건환경연구원으로 일본뇌염 실험실 검사법(유전자 검출검사 및 항체 검출검사)이 기술 이전되어 지자체에서 실험실 검사가 이루어지고 있으며, 항체 검출검사 결과 양성 검체에 대하여 질병관리본부 바이러스분석과에서 항체가 상승 여부, 유전형 분석, 바이러스 배양검사를 수행하고 있다(그림 1).

2. 일본뇌염 실험실 검사 현황

2018년 일본뇌염 실험실 검사는 전국적으로 669건이 의뢰되었고, 이 중에서 17건이 일본뇌염 양성으로 확인되었다. 전국 17개 시?도 보건환경연구원의 실험실 검사 현황은 서울특별시보건환경연구원이 검사건수(483건)가 가장 많았고, 경기도보건환경연구원(44건), 인천광역시보건환경연구원(39건), 대구광역시보건환경연구원(27건) 순으로 나타났다. 일본뇌염 IgM 양성은 서울특별시보건환경연구원(8건), 대구광역시보건환경연구원(2건), 광주광역시보건환경연구원(2건), 충청북도보건환경연구원(1건), 충청남도보건환경연구원(1건), 경상남도보건환경연구원(1건)에서 확인되었으며, 일본뇌염바이러스 유전자 검출은 서울특별시보건환경연구원(2건)에서 확인하였다(그림 2). 일본뇌염 IgM 양성으로 확인된 검체는 질병관리본부 바이러스분석과에서 간접면역형광항체법(IFA) 및 플라크감소중화시험법(PRNT) 실험 결과 급성기 혈청에 비해 회복기 혈청의 항체가가 상승하였다.
거주지 기준으로 일본뇌염 환자는 서울특별시 6명, 대구광역시 1명, 광주광역시 2명, 경기도 3명, 충청북도 2명, 전라남도 1명, 경상북도 1명, 경상남도 1명이었다. 월별 발생은 7월 1명, 8월 3명, 9월 12명, 10월 1명으로 9월에 환자발생이 집중되는 양상을 보였고, 환자 성별은 남자가 8명, 여자가 9명이었다. 환자의 평균 연령은 54.8세(0∼79세)이었고 50대 10명, 60대 4명, 70대에서 2명, 1세 미만 1명 순으로 나타났으며, 50대 이상이 전체 환자의 94% 이상을 차지하였다.

3. 세포배양에 의한 일본뇌염바이러스 분리

2018년 일본뇌염바이러스 유전자 검출로 확인된 2건의 양성 검체에 대해 염기서열(246bp) 분석을 수행한 결과 2건 모두 일본뇌염바이러스 유전형 V형을 확인하였다(그림 3). LLC-MK2 세포 배양을 통하여 1건에 대해 바이러스 분리를 성공하였고, 일본뇌염바이러스에 대한 전장 유전자 염기서열을 확보하였다.

  맺는 말

2018년부터 일본뇌염에 대한 실험실 검사법(유전자 검출검사 및 항체 검출검사)이 17개 전국 시·도 보건환경연구원으로 기술 이전되어 전국에서 실험실 검사가 이루어지고 있으며, 추가적인 확인 검사는 질병관리본부 바이러스분석과에서 수행하고 있다. 2018년 2건의 일본뇌염바이러스 유전자 검출 사례도 있었지만, 대부분은 급성기와 회복기 혈청 간의 항체 역가의 상승을 확인하여 일본뇌염 양성을 판정하였다. 따라서 일본뇌염 확인진단을 위하여 일본뇌염 의심환자로부터 조기에 적절한 검체를 채취하는 것이 중요하며, 항체 역가 상승을 확인하기 위한 추가 검체 확보가 실험실 검사에서 매우 중요하다.
 국내 모기에서 1990년 이전에는 유전형 III형, 1991년 이후 유전형 I형이 유행하다 2010년 경기도 파주지역 모기에서 처음으로 유전형 V형이 확인되었다. 이후 2012년에는 강원도와 경기 남부지역까지 유전형 V형의 전파가 보고되었다[13-15]. 또한, 국내 사람 검체에서 총 3건(2015년 1건 및 2018년 2건)의 일본뇌염바이러스 유전형 V형이 확인되었다. 따라서 국내에서 확인한 일본뇌염바이러스 유전형 I, III형 이외에 유전형 V형이 국내 일본뇌염 환자 발생에 어떤 영향을 미치는지에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

① 이전에 알려진 내용은?
과거 우리나라 모기에서 유전형 I형과 III형이 유행하다 2010년 이후부터 유전형 V형이 확인되기 시작하였다. 이후 2015년 일본뇌염 의심환자의 뇌척수액에서 일본뇌염바이러스 유전형 V형이 처음으로 확인되었다.

② 새로이 알게 된 내용은?
본 실험 결과에서 2018년 일본뇌염 의심환자의 뇌척수액에서 2건의 일본뇌염바이러스 유전형 V형이 확인되었다.

③ 시사점은?
국내에서 확인한 일본뇌염바이러스 유전형 Ⅰ형과 Ⅲ형 이외에 유전형 V형이 국내 일본뇌염 환자 발생에 어떤 영향을 미치는지에 관한 연구가 필요할 것으로 본다.

  참고문헌

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5. So Lee Park, Yan-Jang S. Huang, Amy C. Lyons, Victoria B. Ayers, Susan M. Hettenbach, D. Scott McVey, Kenneth R. Burton, Stephen Higgs, Dana L. Vanlandingham. North American domestic pigs are susceptible to experimental infection with Japanese encephalitis virus. Sci Rep. 2018;8:7951. Published online 2018 May 21. doi: 10.1038/s41598-018-26208-8.
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Abstract

Laboratory-based diagnosis of Japanese encephalitis in Korea, 2018

Lee Hyeokjin, Lee EunJu, Choi Wooyoung, Han Myung-Guk
Division of Viral Diseases, Center for Laboratory Control of Infectious Diseases, KCDC

Japanese encephalitis virus (JEV), a mosquito-borne zoonotic pathogen, is one of the major cause of viral encephalitis. JEV is divided into five genotypes (genotype I, II, III, IV, V), based on the nucleotide sequence of the envelope gene, and three genotypes (I, III, V) of JEV were confirmed in Korea. Laboratory testing for JE was conducted by using real-time RT-PCR, IgM ELISA, IFA (indirect immunofluorescence assay), PRNT (plaque reduction neutralization test), and virus isolation in cell culture in serum and cerebrospinal fluid. A total of 17 JE patients were confirmed by serological and molecular tests in 2018. Two JEVs were detected by real-time RT-PCR and were found to be genotype V of JEV. In addition, we have isolated JEV in LLC-MK2 cells from cerebrospinal fluid of the encephalitis patient in 2018. The complete nucleotide and amino acid sequences of the isolate have been determined.  Based on our data, genotype V of JEV is circulating in Korea.

Keywords : Japanese encephalitis, Japanese encephalitis virus, genotype V, virus isolation