The Genetic Diversity of Noroviruses Causative Pathogens of Foodborne Outbreaks in South Korea
국내 식중독 발생의 주요병원체인 노로바이러스의 유전적 특성에 관한 연구
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 양재명, 천두성
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046737
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
노로바이러스는 비교적 최근에 알려진 병원체로 소아에서뿐 아니라 성인에서도 빈발하는 유행성 비세균성급성위장관염의 주요한 원인 바이러스로 보고된 바 있다. 감염사례는 1968년 미국 오하이오주 Norwalk 지역의 한 초등학교에서 처음으로 보고되었으며, 최근 유행하는 주요한 GII.4 유전자형의 경우 1987년 처음 보고되었다. 노로바이러스는 크게 5개의 유전자형으로 나뉘어 지며 그 중 1형과 2형의 유전자형이 주로 사람에서 문제를 유발하고, 산발적으로 발생하거나 식품매개로 집단으로 발생하는 감염사례에서 1형 보다는 2형의 노로바이러스가 주로 문제를 일으키고 전세계적으로 GII.4 유전자형의 바이러스가 상당부분을 차지하는 것으로 보고되어 있다. 최근 우리나라의 경우도 2006년 이후 노로바이러스에 의한 집단 식중독 사례가 급증하고 있는 것으로 알려져 있고 이에 대한 정확한 원인규명을 위해 국내에서 유행하고 있는 노로바이러스의 분자유전학적인 연구 및 자료축적과 이를 이용한 식중독 사례의 분석이 정확한 식중독의 원인규명을 위해 중요하게 인식되고 있다. 따라서 본 연구를 통해 국내에서 발생한 노로바이러스 감염증에 대한 역학적인 기반자료의 수집 및 향후 활용을 위해 2008년에서 2009년에 걸친 노로바이러스 감염에 의한 집단식중독 사례의 분석과 2008년에서 2010년 국내에서 검출된 노로바이러스 유전자형의 분석을 통해 국내 분자역학연구를 수행하였다. 노로바이러스의 분자역학연구를 위해 연구기간동안 노로바이러스 양성으로 확인된 총 87건의 집단발병사례에서 737건의 분변검체를 수집하고 바이러스의 VP1 유전자분석을 통해 국내에서 유행하는 노로바이러스의 유전자형 분포 및 변이주의 유행여부에 대한 조사를 수행하였다. 바이러스의 유전자는 VP1 유전자의 증폭을 위한 RT PCR을 수행한 후 증폭산물에 대한 염기서열분석을 수행한 후 MegAlign package program을 사용하여 노로바이러스의 염기서열비교분석 및 계통학적 분석을 수행하였다. 노로바이러스 감염으로 인한 집단사례 분석결과 1형과 2형의 노로바이러스가 검출되었고 그 유전자형 내에서도 1형에서 14가지 유전자형, 2형에서 16가지 유전자형 등 30개의 아형의 노로바이러스가 검출되었다. 다양한 유전자형의 유행과 동시에 동일한 집단사례에서 한가지 이상의 유전자형이 검출된 사례가 빈발하여 두 가지 이상의 유전자형이 동시에 오염되고 이로 인한 식중독사례의 발생이 다발하는 것도 확인할 수 있었다. 주요한 유전자형으로는 기존의 보고에서 알려진 바와 마찬가지로 GII.4 유전자형이 87건의 집단발병 중 59건에서 발견되어 국내에서도 집단발병의 주요한 원인으로 작용하고 있음을 확인하였다. 상기의 실험을 통해 검출된 노로바이러스 유행주 중 주요한 GII.4에 대해서는 136건을 대상으로 전체 VP1 유전자에 대한 염기서열을 확인하여 이에 대한 유전자변이여부를 분석하였다. 분석결과 기존 GII.4 prototype보다는 두가지 변이주 (2006b 와 2008 variant) 가 주로 유행하고 있는 것을 확인하였으며 2008년 이후 2008 variant 의 유행이 증가하고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구는 최근 발생빈도가 증가하여 집단식중독의 주요한 원인체로 주목받고 있는 노로바이러스에 대한 최근 집단발병 역학분석 및 분자역학연구로 이는 대규모로 수행된 국내 최초의 연구로 향후 국내에서 발생하는 노로바이러스 오염에 의한 집단식중독 사례의 원인규명을 위한 기초자료로서의활용가능성이 크고 본 연구를 통해 확보한 병원체자원 및 유전정보의 경우 예방기술 및 진단, 탐지기술 연구를 위한 소중한 자원으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
more초록/요약
Noroviruses are known as major causative agents of nonbacterial acute gastroenteritis epidemics in children and adults. Noroviruses were first identified from an outbreak at an elementary school in Norwalk, Ohio in 1968, and the GII.4 genotype has been predominant since its first documented occurrence in 1987. The genus Norovirus currently comprises 5 genogroups, designated GI?GV, which can be grouped into at least 32 genetic clusters. Only viruses from GI, GII, and GIV have been associated with human disease. Generally, GI and GII noroviruses act as causative agents in foodborne outbreaks, with GII more prevalent than GI. Moreover, recent reports have revealed that GII.4 was the most predominant strain worldwide. As norovirus-related outbreaks have increased in South Korea since 2006, epidemiological investigation,including genetic diversity among norovirus strains circulating in South Korea, was considered important to further our understanding and ability to evaluate norovirus-related epidemics. In this study, the profiles of norovirus-related epidemics during the 2008 and 2009 seasons included 87 cases from 2482 patients in South Korea. These profiles were analyzed, and norovirus genotypes were determined on the basis of the sequence analysis of the partial capsid gene in order to determine the genotypic distribution of noroviruses in South Korea. The molecular analysis of full-length VP1 was performed to evaluate the original source of the viruses in norovirus-related epidemics. Thus, the GI and GII genogroups were detected in norovirus-related outbreaks, with a total of 30 genotypes detected in the genogroups, including 14 in GI and 16 in GII in South Korea during the 2008?2009 seasons. Coinfection with more than 1 genotype in a single case was observed, suggesting that the epidemic involved mixed genotypes, with more than 2 strains coinfecting frequently due to contamination of water or seafood by multiple norovirus strains. Examination of the genotype distribution revealed that the prevalence of GII.4 (59 out of 87 cases) was significantly higher than other genotypes (p < 0.01), which identified GII.4 as a major causative genotype in foodborne outbreaks in South Korea, which is similar to what is observed globally. In addition toGII.4, GI.4, GI.8, GII.1, GII.2, GII.12, and GII.16 were also investigated as prevalent strains in South Korea. Moreover,GII.12 and GII.16 were confirmed as emerging stains in the 2009 season compared with previous seasons. The complete genomic VP1 sequence from 136 GII.4-positive samples was analyzed for genotypic variation. The 2006b and 2008 GII.4 variants were prevalent in most of South Korea, and the prevalence of the 2008 variant has increased since 2008. This study presents a nationwide molecular epidemiological investigation on the first prevalent causative norovirus strains in South Korea. Through this study, we have revealed that the frequency of occurrence of norovirus-related epidemics has increased recently and that GII.4 is the most prevalent strain, with the genetic variation shifting to the GII.4 2008 variant. The prevalence of other norovirus genotypes fluctuated, with some acting as major foodborne pathogens during specific periods in South Korea. The conclusions drawn from our data on the genotype distribution and genetic diversity of noroviruses are valuable for developing preventative and diagnostic systems against norovirus infection and epidemics.
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