Serologic analysis and viral infectivity of SARS-CoV-2 patients with COVID-19 in the Republic of Korea
국내 코로나19 감염 환자에 대한 바이러스 감염성 및 혈청학적 특성 분석: 코로나19 바이러스 감염성 및 혈청학적 특성 분석
- 주제어 (키워드) Corona Virus Diseases 19 , Immuno-Fluorescence Assay , Plaque Reduction Neutralization Test , severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 , Multisystem inflammatory syndrome children , neutralizing antibody , non-variant , variant; 코로나바이러스감염증-19 , 간접면역형광측정법 , 플라크감소중화시험법 , 소아청소년다기관염증증후군 , 중화항체 , 비변이 바이러스 , 변이 바이러스
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 주봉건
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000077033
- UCI I804:11029-000000077033
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
The Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) pandemic started in China in December 2019 and is still spreading around the world. With the ongoing outbreak of COVID-19 patients in Korea, the analysis of antibodies in patients who have been infected with Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) to ascertain their serological characteristics, effectiveness against vaccines, and the potential for reinfection is being conducted. The viruses have been isolated from patient samples, and the Indirect Immuno-Fluorescence Assay (IFA) and Plaque Reduction Neutralization Test (PRNT) have been developed. Using these tests, the antibody response was analyzed for changes in the amount of virus in patients with early SARS-CoV-2 infection in Korea. Additionally, a cross-reactivity analysis of neutralizing antibodies for non-variant viruses was performed using sera from patients with non-variant virus infection. In addition, the effectiveness of vaccines and the antibody response were analyzed for breakthrough infections through cohort analysis of outbreak cases among residents in a senior care facility, which is a high-risk group for COVID-19. Moreover, there was an effort to analyze the diagnosis and infection characteristics of pediatric Multisystem Inflammatory Syndrome in Children (MIS-C), who have a lower rate of severe infection compared to adults but, in some cases, present with symptoms involving multiple organs, including fever. The antibodies (Neutralizing Antibody, Immunoglobulin A, Immunoglobulin G) were elevated in patients with SARS-CoV-2 infection during the period of declining viral load, and neutralizing antibody (NAb) levels were higher in symptomatic patients compared to asymptomatic patients. The cross-reactivity of neutralizing antibodies among seven non-variant viruses was confirmed. Serologic analysis of residents in a senior care facility outbreak confirmed neutralizing activity against delta and omicron genotypes, highlighting the policy need for a four-dose vaccine for high-risk populations. The analysis of MIS-C cases showed the importance of NAb diagnosis using the currently circulating variant virus in Korea and confirmed the characteristic of MIS-C infection, which occurs 2-6 weeks after SARS-CoV-2 infection through NAb analysis. In conclusion, the analysis of the serological characteristics of patients infected with SARS-CoV-2 confirms the need to conduct various studies on vaccine effectiveness and the possibility of reinfection in previously infected individuals through NAb assays for continuously occurring variants. Additionally, as vaccines against new variants have been developed and are about to be administered, it will be important to obtain variants of the current global epidemic and use them for NAb tests to evaluate vaccine efficacy and immunological diagnosis.
more초록
코로나바이러스감염증-19는 2019년 12월에 중국에서 시작된 이래로 여전히 전세계적으로 유행하고 있다. 국내도 지속적으로 코로나바이러스감염증-19 환자가 발생하고 있는 상황에서 코로나19 감염 환자에 대한 항체가 분석을 통해 혈청학적 특성, 백신에 대한 효과 및 재감염 가능성 등을 확인하고자 하였다. 이를 위해 환자의 검체로부터 확보된 바이러스를 분리하여 간접면역형광측정법, 플라크감소중화시험법 등을 개발하였다. 이러한 시험법을 활용하여 국내 코로나19 초기 감염환자에 대한 바이러스양 변화에 따른 항체가 분석을 수행하였고, 비변이 바이러스 감염 환자 혈청을 활용하여 비변이 바이러스에 대한 교차 중화능 분석을 수행하였다. 또한 코로나19 고위험군인 요양원 집단발생 사례에 대한 코호트 분석을 통해 백신에 대한 효과 및 돌파 감염에 대한 항체가 분석을 수행하였다. 마지막으로 성인에 비해 중증 감염 비율은 낮으나 일부에서 발열을 포함하여 다양한 장기와 관련된 증상이 나타나는 소아청소년다기관염증증후군 환자에 대한 진단 및 감염특성을 분석하고자 하였다. 실험 결과로 첫 번째 코로나19 감염 환자의 바이러스량이 감소하는 시기에 항체가들(IgA, IgG, NAb)이 상승하는 것을 확인하였고, 유증상환자에서 무증상 환자에 비해 중화항체가가 더 높게 올라가는 것을 확인하였다. 두 번째 비변이 바이러스 7종 간 교차 중화능이 있는 것을 확인하였다. 세 번째 요양원 집단발생 사례에 대한 혈청학적 분석을 통해 델타와 오미크론형에 대한 중화능을 확인하였고, 고위험군에 대한 4차 백신 접종이 정책적으로 필요하다는 사실을 확인하였다. 네 번째 MIS-C 사례 분석을 통해 현재 국내 유행하고 있는 변이 바이러스를 이용한 중화항체 진단이 중요하고, 코로나19 감염 후 2~6주 후 발병하는 MIS-C 감염 특성을 중화항체 분석결과로 확인할 수 있었다. 결론적으로 코로나19 감염 환자의 혈청학적 특성 분석을 통해 지속적으로 발생하고 있는 변이 바이러스에 대해 중화능 분석을 통해 백신효과 및 이전 감염자에 대한 재감염 가능성 등 다양한 연구를 수행할 필요성을 확인하였다. 또한 새로운 변이 바이러스에 대한 백신 개발이 되었고, 접종을 앞두고 있는 상황에서 현재 전세계적으로 유행하고 있는 변이 바이러스를 확보 후 중화항체 검사에 활용하여 백신 효능 평가 및 면역학적 진단 등에 사용하는 것이 중요할 것이다.
more목차
1. ABBREVIATION 1
2. 국문초록(요약) 및 주제어(키워드) 2
3. ABSTRACT (ENGLISH) 4
4. GENERAL INTRODUCTION 6
4.1 Coronaviruses including SARS-CoV-2 6
4.2 Viral structure of SARS-CoV-2 6
4.3 Genotype of SARS-CoV-2 non-variant 9
4.4 Variant of Concern (VOC) for SARS-CoV-2 9
4.5 Diagnostic testing of SARS-CoV-2 12
4.6 SARS-CoV-2 Spike RBD and its ligand, the human ACE2 receptor 13
4.7 Cross-reactivity of neutralizing antibodies 16
4.8 MIS-C with SARS-CoV-2 infection 16
4.9 COVID-19 pandemic in the Republic of Korea 16
5. CHAPTER I 19
5.1 ABSTRACT 20
5.2 INTRODUCTION 22
5.3 MATERIAL & METHODS 23
5.4 RESULTS 28
5.5 DISCUSSION 39
6. CHAPTER II 42
6.1 ABSTRACT 43
6.2 INTRODUCTION 44
6.3 MATERIAL & METHODS 45
6.4 RESULTS 48
6.5 DISCUSSION 54
7. CHAPTER III 56
7.1 ABSTRACT 57
7.2 INTRODUCTION 58
7.3 MATERIAL & METHODS 59
7.4 RESULTS 62
7.5 DISCUSSION 70
8. CHAPTER IV 73
8.1 ABSTRACT 74
8.2 INTRODUCTION 75
8.3 MATERIAL & METHODS 76
8.4 RESULTS 79
8.5 DISCUSSION 87
9. GENERAL RESULTS 89
10. GENERAL DISCUSSION 92
11. REFERENCES 95
