Abstract


Investigation and planning for the establishment of Korean Allergen Resource Bank


Chang Woo-Sung, Lee Jeom-Kyu*
Division of Allergy and Chronic Resipiratory Diseases, Center for Biomedical Science, KNIH, KCDC
Jeong Kyoung Yong, Park Jung-Won
Department of Internal Medicine and Institute of Allergy, Yonsei University College of Medicine

Allergens, derived from various sources such as mites, pollens, and foods, are defined as non-pathogenic substances capable of triggering allergic responses. Their distributions and sensitization rates vary by climate, environment, and regions; thus, it is important to determine the nationwide distributions and sensitization rates of main allergens. Additionally, to improve allergy diagnosis and treatment currently dependent on allergen materials producted from other countries, the resource system of domestic allergens in Korea is also needed. After thorough investigations of previous studies, we found that the most important inhalant allergen with substantial exposure in Korea is Dermatophagoides farinae, and also revealed that the density and prevalence of pollens are steadily increasing. Based on the sensitization rate and specificity for domestic condition in Korea, the priority of main allergens to be preferentially targeted in allergen resource system was also suggested, together with proposal for the plan on the domestic allergens resource bank in Korea,
It would be expected to contribute to the development of diagnostics, therapeutics, and management in allergic diseases appropriate for Korea population.

Keywords: Dermatophagoides farinae, Allergens, Prevalence, Pollen, Hypersensitivity.


  들어가는 말


알레르겐(Allergen)은 천식, 알레르기 비염, 아토피피부염 등의 알레르기질환을 유발시키는 원인물질로서, 병원성이 없다는 측면에서 항원(Antigen)과 구분되며 반복적인 체내 감작(Sensitization)을 통해 만성적인 염증 및 면역과민반응을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 알레르겐은 흡입을 통해 호흡기로, 식이를 통해 위장관으로, 접촉을 통해 피부로 체내에 유입되고 이러한 경로에 따라 국지적인 과민반응이 발생되는 것이 특징이다. 가장 대표적인 알레르겐인 집먼지진드기(House dust mites), 꽃가루 등이 포함되어 있는 흡입 알레르겐(Inhalant allergen)과 계란·우유 등이 포함되는 식품 알레르겐(Food allergen)으로 크게 분류할 수 있으며 대부분의 알레르겐은 실내외 환경 및 식생활 등을 통해 자연스럽게 접하게 되고 결과적으로 반복적인 체내 유입이 일어나게 된다.
이러한 알레르겐은 동식물 분포, 식생활 문화 등에 큰 영향을 받기 때문에 국가별, 지역별, 환경별로 매우 다양한 양상을 보인다. 대표적인 예로서 꽃가루의 경우에는 환경 조건에 따라 알레르겐의 함량이 달라지는 경우가 많으며, 기후나 병충해의 영향도 받을 뿐만 아니라 같은 종이라도 원산지에 따라 차이를 나타낸다[1]. 집먼지진드기의 경우 같은 종(Species) 내에서도 주요 알레르겐의 서열 다형성(Sequence polymorphism)에 따른 서열 차이로 인해 항원성이 달라지며[2], 한국, 중국, 일본 등 동아시아에서의 환삼덩굴과 같이 지역 특이적인 알레르겐이 확인되는 것 또한 알레르겐의 환경적, 지역적 특성을 보여주는 예라고 할 수 있다. 이와 같이 국가적, 지역적 특성이 매우 중요한 부분임에도 불구하고 현재 국내에서 진단 혹은 치료제로 활용되고 있는 알레르겐은 대부분 미국 및 유럽 등 서양의 제조회사로부터 생산된 것이라는 한계를 가지고 있다. 이런 이유로 국내 서식지 특이적인 환삼덩굴 알레르겐은 공급이 불가능하며, 꽃가루 중 가장 중요한 참나무의 경우 서양에서는 백참나무(White oak)를 주된 알레르겐으로 생산하지만 국내는 상수리나무(Sawtooth oak)나 신갈나무(Mongolian oak)가 우점종이라 서양에서 생산된 참나무 알레르겐을 활용할 경우 항원성에 상당한 차이를 보이게 된다[3].
최근 고령화 및 기후변화에 따라 국내 알레르기질환 유병률과 질병부담이 지속적으로 증가하고 있으며 생애 전주기 동안 발생하는 알레르기질환으로 인한 삶의 질 저하가 사회적인 문제로 대두되는 등 국내 알레르기질환에 대한 관리 대책 및 진단·치료기술 개발의 필요성이 제기되고 있다. 이러한 상황 속에서 국내 실정에 적합한 한국형 알레르겐에 대한 수요 역시 증가하고 있으나, 한국형 알레르겐의 국내 현황이나 추출물의 표준화, 원천 자원 및 참조 물질 관리 등 기본적인 정보 및 관리체계가 여전히 미흡한 상태이다. 이에 따라 질병관리본부 국립보건연구원 호흡기·알레르기질환과는 정책연구용역사업 ｢한국형 알레르겐 자원화 은행 구축 및 운영을 위한 기반 기획｣과제를 발주하여 국내 알레르겐 현황 조사를 기반으로 한국형 알레르겐의 체계적인 생산 및 관리를 위한 자원화의 필요성을 확인하고, 알레르겐 자원화 은행 구축의 중장기 방안을 수립하고자 하였다.


 몸 말


상기 과제를 통하여 국내 현황을 파악하고자 주요 알레르겐의 감작률 및 국내 분포도를 조사하였다. 2010년부터 2011년까지 2년간 세브란스병원 알레르기환자 약 1,100명 대상으로 피부단자시험을 시행한 결과, 집먼지진드기 감작률은 약 52%로 가장 높게 확인되었으며 참나무를 비롯한 수목 유래 꽃가루(Tree pollen)의 경우 10년 전에 비해 감작률이 유의적으로 증가하는 경향이 확인되었다[4]. 약 2,300명의 일반인을 대상으로 하여 ImmunoCAP으로 특이 IgE를 측정한 국민건강영양조사(2010년) 결과에서는 집먼지진드기 중 가장 흔한 큰다리먼지진드기(Dermatophagoidas farinae) 알레르겐 감작률이 39.8%로 보고되었으며, 바퀴 알레르겐은 19.6%, 개털 알레르겐은 5.9%의 감작률로 조사되었다. 그밖에도 대상자별, 지역별, 시기별로 다양한 연구문헌들을 조사한 결과 한국에서 가장 감작률이 높고, 실제 일반인이 임상적으로 의미 있는 수준에서 노출되는 흡입 알레르겐은 집먼지진드기로 확인되었다. 또한 최근 가정 내 반려동물이 증가함에 따라 개털, 고양이털 알레르기가 새롭게 대두되고 있음을 알 수 있었고, 기후 및 환경변화에 따라 꽃가루 알레르기가 급증하고 있음을 확인할 수 있었다.
한국의 식물분포 및 꽃가루 측정조사 자료를 통해 주요 꽃가루 알레르겐인 참나무(Quercus), 자작나무(Betula), 돼지풀(Ambrosia), 쑥(Artemisia), 환삼덩굴(Humulus)의 국내 분포 및 꽃가루 평균 농도 현황을 확인해본 결과, 참나무, 환삼덩굴 순으로 높게 관찰되었다[5]. 참나무와 환삼덩굴은 전국적으로 가장 고르게 분포된 것으로 확인되어 국내에서 주요한 꽃가루 알레르겐으로서 주목해야 할 것으로 조사되었고, 봄철은 참나무 꽃가루, 가을철에는 쑥과 환삼덩굴 꽃가루의 농도가 높아 계절별 변화를 고려할 필요가 있음을 알 수 있었다.
국내 식품 알레르겐의 발생 분포 및 원인 식품을 분석한 문헌들을 조사한 결과, 나이가 어릴수록 식품에 대한 알레르기 발생 빈도가 높다가 연령이 증가함에 따라 감소하는 경향을 확인하였으며 특히 4세 이후에 크게 감소되는 경향이 나타남을 확인하였다[6]. 이러한 소아 대상의 원인 식품으로서 계란, 우유, 대두 및 메밀이 확인되었고 전체 알레르기 유발 식품 중 이들이 차지하는 비중이 95%에 이르는 것으로 분석되었다. 반면 성인은 식품 알레르기 유발 원인 식품이 소아와는 다르게 조사되었는데, 게나 새우와 같은 갑각류, 밀가루, 과일류, 땅콩 등이 주된 원인 식품으로 확인되었다[7]. 결과적으로 식품 알레르겐은 연령별로 감작 패턴 및 발생 원인이 각각 다르게 나타남을 알 수 있었고, 기존에 알려져 있는 식품 외에 메밀과 같이 국내 특이적인 식품 알레르겐에 대한 대응 및 관리가 필요할 것으로 생각된다.
한편, 국내 알레르기 진단 검사의 현황 조사를 통해 알레르겐의 활용 현황을 알아보고자 하였다. 건강보험심사평가원의 자료를 기반으로 하여 대표적인 진단검사법인 피부단자 시험(Skin Prick Test, SPT), 단독 알레르겐 특이 IgE 검사법(Singleplex), 다중 알레르겐 특이 IgE 검사법(Multiplex) 등 알레르기 진단 검사의 시행 현황을 조사한 결과[8], 연도별 총 사용량의 경우 피부단자 시험은 지속적으로 감소되고 있는 반면 Multiplex 검사는 매년 증가가 두드러지게 나타남을 확인할 수 있었다. Multiplex 검사에는 한국에서 개발된 진단 kit가 사용되고 있고 피부단자 시험에 비해 침습성이 낮아 활용도가 높은 장점이 있다고 할 수 있지만, Singleplex에 비해 각 알레르겐에 대한 민감도(Sensitivity)와 특이도(Specificity)가 떨어지고 국외 생산 알레르겐이 적용되어 국내 실정에 맞지 않는 한계를 가지고 있어 향후 개선할 필요성이 있음을 알 수 있었다.
앞에서 기술한 국외와 다른 환삼덩굴, 상수리나무 등 국내 특이 알레르겐의 분포, 알레르겐 감작 현황과 국외 생산 알레르겐에 의존하고 있는 알레르기 진단검사의 한계점 등을 종합해 볼 때, 한국형 알레르겐의 자원화 및 이를 통한 지속적인 생산 및 관리 운영체계를 구축하는 것이 필요한 시점이라고 할 수 있을 것이다.
이에 본 과제에서는 국내 알레르겐 감작률 및 분포도뿐만 아니라 국내 특이도 및 해외 생산 여부 등 수집된 자료를 바탕으로 국내에서 우선적으로 자원화가 필요한 알레르겐을 정리하고 자원화 우선순위를 제시하였다(Table 1). 국내에서 감작률이 가장 높고 널리 분포하고 있어 수요가 가장 높을 것으로 예상되는 집먼지진드기를 1순위로, 기후 및 환경변화에 따라 사회문제로 대두되고 있는 꽃가루 알레르겐 중 국내 특이성이 있는 상수리나무(Sawtooth oak), 환삼덩굴 등을 2순위로 제시하였다. 다음으로 개털, 고양이털 알레르겐을, 그리고 고전적인 알레르겐인 바퀴, 계란, 우유 순으로 제시하였다. 이 밖에 국내 특이 알레르겐인 메밀이나 왕침개미, 그리고 성인 알레르기 유발에 관련이 있는 갑각류 및 벌독 등도 포함될 수 있을 것으로 생각되며, 알레르겐 자원화 우선순위는 향후 전문가 의견수렴 등을 통하여 조정될 수 있을 것이다.
흡입, 식이, 접촉 등 여러 경로로 침투되어 신체 알레르기반응을 일으키는 다양한 알레르겐을 자원화하기 위해서는 특이 알레르겐 고유의 특성을 분석하고 알레르기 항원성을 유지하도록 보존, 관리하는 것이 필요하며 이를 위한 개별 알레르겐의 표준화 방법 또한 중요하다. 예를 들어 환삼덩굴의 경우, 전국적인 분포를 고려한 채집, 분류, 알레르겐 제조와 항원성 유효평가 방법 등이 한국형 환삼덩굴 알레르겐을 대표할 수 있도록 표준화되어야 하며 이후 특이 알레르겐을 보존하고 관리하는 방법 또한 체계적으로 정립, 운영되어야 한다. 이를 위해서 기존 인체유래물 자원이나 병원체 자원을 보존, 관리하는 체계적인 은행과 같은 운영모델을 알레르겐 자원화에 도입하여 기획하고자 하였다.
한국형 알레르겐 자원화 은행을 운영을 위해서는 알레르기와 관련된 학계뿐만 아니라 임상의사, 동식물 분류 및 생태학, 식품학 전문가, 산업계 전문가 등이 참여하는 자문위원회 구성이 필요하며, 이를 통해 한국형 알레르겐 관련한 전반적인 운영방향 및 자원화 추진방안 등이 논의되어야 할 것이다. 또한 전국적인 지역에서의 분포도를 고려한 재원을 수집하여 전문적인 한국형 알레르겐 후보물질을 분류하고 알레르겐을 제조하는 일련의 과정을 표준화하고, 알레르겐의 보존, 보관을 위한 공통적인 운영방침을 수립하는 운영위원회와 결정된 운영체계의 이행을 관리하는 중앙센터를 구성하는 것이 필요할 것이다. 그리고 중앙센터의 관리 하에 종류별 알레르겐 은행을 두어 각 알레르겐의 원재료(Raw material)를 확보하고 표준화된 방법에 따라 알레르겐을 제조하여 자원화할 수 있도록 하며, 알레르겐의 역가 측정 및 비교분석에 반드시 필요한 알레르겐 특이 혈청(Serum) 확보를 위한 혈청은행도 지역별 혹은 알레르겐별로 구축하여야 할 것이다. 본 과제에서는 이러한 사항들을 반영하여 한국형 알레르겐 자원화 은행모델 조직도를 제시하였다(Figure 1).
한편 한국형 알레르겐 자원화 은행 운영방안에 대한 중장기적인 추진방안을 마련하였는데 1단계 추진방향으로는 전국적인 알레르기 은행 구축을 위한 예비단계로 자문위원회 구성을 통한 각계 전문가 네트워크를 구축하고, 각 지역별 알레르겐 자원 보관 가능 기관 등을 확보하고 표준운영 방안 및 실험법 등을 체계화하는 것이다. 2단계 추진방향으로는 자문위원회를 통해 최종 결정된 알레르겐 자원화 우선순위에 따라 지역별 알레르겐 자원화 은행 구축을 본격적으로 시행하여 한국형 알레르겐 항원 및 혈청의 자원화를 추진하는 것으로 기획하였다. 3단계 추진방향으로는 한국형 알레르겐 자원의 활용도를 높이기 위해 연구자 및 기업체 등에 대한 분양절차를 마련하고 분양을 진행하며, 알레르겐 제조기술에 대한 기술지원 등을 통해 한국형 알레르겐 자원에 기반한 새로운 알레르기 진단검사 kit 및 면역치료제 개발을 위한 연구지원을 포함하는 것이 적절할 것으로 사료된다.


  맺는 말

결론적으로, 국내에서 알레르기질환이 지속적으로 증가하고 이로 인한 질병부담 증가 및 삶의 질 저하가 사회적 문제로 대두되는 가운데 기후 및 환경변화의 영향으로 국내 알레르겐의 분포 및 감작 양상도 변화하고 있으며, 이에 따른 한국형 알레르겐 관리 및 자원화를 위한 국가적인 전략 수립이 필요한 시점이라고 할 수 있다. 또한 최근 주목받고 있는 개인별 맞춤의료 기술 개발과 맞물려 개인별로 알레르기 원인물질 및 감작양상이 다양한 알레르기질환에 대하여 특이 알레르겐 자원을 활용한 진단 및 치료기술 개발은 향후 성장 가능성이 높은 산업분야라고 할 수 있을 것이다. 따라서 한국형 알레르겐 자원화 은행의 구축 및 운영을 위하여 제안된 기획 내용을 바탕으로 국내 알레르겐 관련 전문가 네트워크를 구축하고 알레르겐 및 특이 혈청에 대한 자원화 체계를 마련함으로써 향후 한국형 알레르겐에 기반을 둔 알레르기질환 연구 및 기술 개발이 활성화될 수 있기를 기대한다.


  참고문헌

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2. Park JW, Kim KS, Jin HS, Kim CW, Kang DB, Choi SY, Yong TS, Oh SH, Hong CS. Der p2 isoallergens have different allergenicity, and quantification with 2-site ELISA using monoclonal antibodies is influenced by the isoallergens. Clin Exp Allergy. 2002;32(7):1042-7.
3. Jeong KY, Son M, Park JH, Park KH, Park HJ, Lee JH, Hong CS, Park JW. Cross-Reactivity between Oak and Birch Pollens in Korean Tree Pollinosis. J Korean Med Sci. 2016;31(8):1202-7.
4. Park HJ, Lim HS, Park KH, Lee JH, Park JW, Hong CS. Changes in allergen sensitization over the last 30 years in Korea respiratory allergic patients: a single-center. Allergy Asthma Immunol Res. 2014;6(5):434-43.
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8. 의료통계정보, 건강보험심사평가원(URL:http://opendata.hira.or.kr/op/opc/olapDiagBhvInfo.do).