Molecular epidemiology of hepatitis A viruses isolated from patients with acute viral hepatitis A in Korea, 2007-2008
2007~2008년도 한국에서 발생한 급성 A형 간염 환자로부터 분리된 A형 간염 바이러스의 분자 유전학 특성 연구
- 주제(키워드) Hepatitis A virus
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 양재명
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044941
- 본문언어 영어
초록/요약
A형 간염바이러스는 사람에게 급성간염을 일으키는 주요 원인물질중 하나로, 오염된 물이나 식품을 매개로 하거나 사람에서 사람으로 전파된다. A형 간염은 개발도상국뿐만 아니라 발전된 나라들에서도 발생하고 있으며, 국내에서도 계속해서 증가 추세로 2008년도에는 발생건수가 급격하게 증가하였다. 2007년도부터 2008년 중 국내에서 발생한 A형 간염의 분자 유전학적 계통 분석 연구를 위해서 경기지방의 분당지역 4개 병원으로부터 anti-HAV IgM 양성 환자의 혈청과 분변을 수집하여서 VP3/VP1과 VP1/P2A 영역에 대한 RT-PCR을 수행하였다. 이와 더불어 같은 시기에 발생한 4건의 A형 간염 집단발병에서 검출된 A형 간염 바이러스에 대해서도 분자 유전학적 분석을 수행하였다. 우선 4개 병원으로부터 확보한 664명의 anti-HAV IgM 양성 검체 중에서, 60.8%(n=404)에서 A형 간염 유전자를 검출하였다. 이들 시퀀스들의 분자 유전학적 계통 분석을 통해, 2007년에는 검사를 실시한 237명 중 141명이 유전자 양성이었고, 유전자형 IA가 116건(82.3%), IIIA가 15건(10.6%) 이었다. 2008년에는 427명중에 237명이 유전자 양성이었고, 그 중에서 유전자형 IA가 157건 (59.7%), IIIA가 93건(35.4%), 그리고 IB가 13건(4.9%) 이었다. 결과 분석을 통해 2007년과 비교하여 2008년에 A형 간염이 급증하였고, 유전자형 IA가 여전히 주요 타입이긴 하지만 IIIA가 많이 증가하였으며, 이전에 검출 되지 않던 IB 타입도 검출된 것을 확인 할 수 있었다. 또한 검출된 44개의 VP1/P2A 영역의 아미노산이 기존에 외국에서 보고 된 시퀀스들과 우리나라에서 분리된 같은 영역의 시퀀스들과 비교하여 보았을 때, 801 위치에서 아르기닌이 리신으로 810 위치에서 글루타민이 세린으로 바뀐 아미노산의 치환이 확인되었다. 또한 위와 같은 시기에 발생한 4건의 A형 간염 집단발병 사례에서 44명의 anti-HAV IgM 양성자 중, 50%(n=22)에서 HAV가 검출되었다. 각각의 유전자형 양성건수를 보면, 2007년에 발생하였던 충남보령 건에서는 5명의 anti-HAV IgM 양성자가 있었지만 유전자 검출이 되지 않았고, 개성공단건에서는 11명의 anti-HAV IgM 양성자 모두 유전자 양성으로 확인되었다. 2008년에 발생한 전남 건에서는 15명의 anti-HAV IgM 양성자 중에서 2명이 유전자 양성으로 확인되었고, 대구 건에서는 13명의 anti-HAV IgM 양성자 중에서 9명의 유전자 양성이 확인 되었다. 시퀀스들의 분자 유전학적 계통 분석을 통해, 개성공단 건과 전남 건에서는 유전자형 IA가 나왔으며 타입간의 동질성이 각각의 건 내에서 나온 시퀀스들과 100% 일치하는 것으로 하나의 감염원에 의해 발생된 것으로 보였다. 하지만 대구 건에서는 분리된 시퀀스들이 모두 유전자형 IIIA에 속하였고, 타입간의 동질성이 95.7-100% 정도를 보였으며, 실제 유전학적 계통 분석에서 2개의 cluster로 묶이는 것으로 보아 2개 이상의 감염원에 의해 발생된 것으로 추측하였다. 또한 검출된 A형 간염의 시퀀스들의 아미노산을 기존에 외국에서 보고 된 시퀀스들과 우리나라에서 2007년도와 2008년도에 분리된 같은 부분의 시퀀스들과 비교하였을 때, 개성공단 건에서 특이적인 2개의 아미노산의 치환(499 페닐알라닌 → 세린, 525 리신 → 글루탐산)을 확인하였고, 이것은 개성공단이 우리나라가 아닌 북한지역이라는 지역적 특성 때문에 이러한 결과가 나온 것으로 보인다. 마지막으로 우리나라에서 발생중인 A형 간염바이러스의 특징을 파악하고자 capsid 영역 전체 검출을 시도하였고, 이를 통해 유전자형 IA 타입의 시퀀스 2개와 유전자형 IIIA 타입의 시퀀스 7개를 검출하였다. 본 연구를 통하여, 국내에서 유행하는 A형 간염바이러스의 종류가 이전에는 유전자형 IA가 대부분을 차지하였지만, 최근에는 유전자형 IIIA가 급격히 증가하였고, 기존에 잘 검출되지 않던 유전자형 IB 역시 검출 되는 것으로 보아서 국내에서 2개의 이상의 유전자형이 유행하고 있는 것으로 보인다. 또한 최근에 급격히 증가한 유전자형 IIIA는 2008년에 급증한 A형 간염 환자의 증가에 영향을 주었을 것으로 보이고, 이와 관련된 근거로써 최근에 유전자형 IIIA가 감염원으로 작용하여 발생하였던 집단발병 사례를 들 수 있을 것이다.
more초록/요약
Hepatitis A virus (HAV) is a causative agent of triggering acute hepatitis which is transmitted by person-to-person contact and/or fecal-oral route. HAV is prevalent not only in developing countries but also in developed countries worldwide. In 2008, there was an increase of HAV infections in Korea and a marked increase the number of outbreaks. In order to characterize the wild-type HAV strains prevalent in Korea during 2007 and 2008, RT-PCR was used to detect the VP3/VP1 and VP1/P2A junction regions of HAV from anti-HAV IgM-positive patients. Among the 664 anti-HAV IgM-positive serum and fecal samples collected from 4 hospitals in Gyeonggi Province, 404 (60.8%) were determined to be HAV RNA positive by RT-PCR. In 2007, a phylogenetic analysis of the sequences obtained from 131 distinct HAV isolates revealed that 116 isolates (82.3%) belonged to genotype IA and 15 isolates (10.6%) belonged to genotype IIIA the remaining 10 isolates (7.1%) could not be genotyped. In 2008, 237 patients out of 427 were confirmed as genetically positive for HAV infection and, of these, 157 isolates (59.7%) belonged to genotype IA, 93 isolates (35.4%) belonged to genotype IIIA, and 13 isolates (4.9%) belonged to genotype IB. Thus, the study confirmed an increase in HAV infection during 2008 compared with the previous year and also verified a marked increase in the prevalence of genotype IIIA, although genotype IA continued to remain the major type. Among genotype I isolates (IA and IB), 2 amino acid sequence substitutions were identified: one in which arginine was replaced by lysine at position 801 (R → K) and the other in which glutamine was replaced by serine at position 810 (Q → S). These amino acid sequence changes are unique and have not been previously reported in HAV genotype I. In order to characterize the viral agents causing the outbreak from April 2007 to May 2008, RT-PCR was used to detect the VP3/VP1 and VP1/P2A junction regions of HAV. Among the 4 reported outbreaks, 44 patients were demonstrated to be anti-HAV IgM positive: Chungnam Boryeong (positives/patients; 0/5), Kaesong Industrial Region (11/11), Jeonnam (2/15), and Daegu (9/13). Both HAV isolates from Kaesong Industrial Region and Jeonnam belonged to genotype IA, with a 100% homology between isolates from the same outbreak case. In contrast, all isolates from Daegu belonged to genotype IIIA, exhibiting 95.7-100% homology and forming 2 distinct clusters. These results suggest that the latter outbreak may have been caused by more than one source. Moreover, among 11 isolates from Kaesong Industrial Region, there were 2 different amino acid substitutions (499 F → S, 525 K → E) compared with reference strains and the HAV isolates previously reported in Korea. In order to analyze the characteristics of HAV strains in Korea, the amplification of the full-length capsid region of HAV isolates was performed. As a result, the full-length capsid region of HAV were sequenced as genotype IA and 7 strains as genotype IIIA. The results of this study reveal the changing pattern of the molecular epidemiology of HAV in Korea. Although genotype IA strains are prevalent in Korea, genotype IIIA strains are increasingly detected, and genotype IB strains are also detected. This study indicates that at least 3 genotype of HAV strains are currently co-circulating in Korea. Moreover, the increase of HAV infection observed in Korea in 2008 could be attributable to the increasing prevalence of genotype IIIA.
more목차
I.Introduction = 1
II.Materials and Methods = 5
1.Samples = 5
2.Purification of viral RNA = 5
3.RT-PCR and Nested PCR for detection of HAV RNA = 5
4.Amplification of the full-length capsid region of HAV = 8
5.Cloning of the PCR products and Sequencing = 8
6.Sequence analysis = 11
III.Results = 13
1.Detection of HAV RNA from serum and stool = 13
2.Monthly distribution and age-specific prevalence of anti-HAV IgM positive patients = 13
3.Genetic analysis of HAV strains in Korea during 2007-2008 = 16
4.Amino acid analysis of the VP1/P2A and VP3/VP1 junction regions of the HAV isolates = 19
5.Genetic analysis of HAV strains from outbreak cases in Korea during 2007-2008 = 25
6.The analysis of VP3/VP1 and VP1/P2A junction regions of HAV strains from imported case = 29
7.Detection of the full-length capsid of HAV = 29
IV.Discussion = 37
V.References = 43
List of Figures
Figure1.HAV genome organization = 4
Figure2.Monthly distribution of anti-HAV IgM positive patients in Korea from January 2007 to September 2008 = 15
Figure3.Age-specific prevalence of anti-HAV IgM seropositivity based on 664 subject aged in Korea during 2007-2008 = 15
Figure4.Neighbor-joining phylogenetic tree of the nucleotide sequences in two regions of the HAV strains from acute viral hepatitis from sporadic cases in Korea = 18
Figure5.Comparative analyses of the amino acid sequences of the VP1/P2A junction region (genotype IA and IB) = 20
Figure6.Comparative analyses of the amino acid sequences of the VP3/VP1 junction region (genotype IA) containing outbreak case 2 and 3 in Korea = 21
Figure7.Amino acid mutation patterns of HAV VP3/VP1 junction region (genotype IA) = 22
Figure8.Comparative analyses of the amino acid sequences of the VP3/VP1 junction region (genotype IIIA) containing outbreak case 4 = 23
Figure9.Amino acid mutation patterns of HAV VP3/VP1 junction region (genotype IIIA) = 24
Figure10.Neighbor-joining phylogenetic tree and divergence of the nucleotide sequences in the VP3/VP1 junction regions of the strains from four HAV outbreak cases = 28
Figure11.Neighbor-joining phylogenetic tree of the nucleotide sequences in the two regions of the strains of acute hepatitis A from imported case = 30
Figure12.Detection of the full-length capsid region of HAV strains and phylogenetic analysis = 31
Figure13.Comparison of the predicted amino acid sequences of the full-length capsid region (P1) = 35
Figure14.Age-specific prevalence of anti-HAV IgM seropositivity based on Infectious diseases surveillance in Korea, 2008 = 36
Figure15.Prevalence of anti-HAV IgM seropositivity based on Infectious diseases surveillance in Korea, 2004-2008 = 36
List of Tables
Table1.Nucleotide sequence of primers used for the amplification of HAV RNA = 7
Table2.Primers used for the amplifiction of the full-length capsid region and sequencing of HAV in this study = 10
Table3.HAV sequences available at GenBank and used in this study = 12
Table4.Detection of the VP3/VP1 and VP1/P2A junction regions = 14
Table5.Genotypic distribution of HAV strains in Korea during 2007-2008 = 17
Table6.Four outbreak cases of hepatitis A in Korea during 2007-2008 = 26
