한국 모기 110만 마리 감시에서 포착된 일본뇌염바이러스 유전형 I·III에서 V로 변화

환경 연구 동향  | 앨지닥터

질병관리청과 경북대학교 수의과대학 연구진이 PLOS Neglected Tropical Diseases에 발표한 연구는 2017~2022년 국내 모기 개체군의 시공간 분포와 일본뇌염바이러스(JEV) 유전형 변화를 조사했습니다. 전국 32개 지점에서 모기 1,102,031마리를 채집하고 분석한 결과 49개 풀에서 바이러스가 검출됐으며, 유전형 I·III·V가 확인됐습니다. 2017년에는 세 유전형이 함께 검출됐지만 2020년부터 2022년까지는 양성 풀에서 유전형 V만 검출됐습니다. 연구진은 이러한 변화와 기존의 대표 매개종이 아닌 여러 모기 종에서의 검출이 지속적인 모기·유전형 감시의 필요성을 보여준다고 설명했습니다.

모기와 동물 사이에서 이어지는 일본뇌염바이러스의 순환

일본뇌염바이러스는 감염된 모기와 돼지·물새 사이를 오가며 자연계에서 순환합니다. 동물의 몸에서 바이러스가 증폭되면 다른 모기가 흡혈하면서 감염되고, 이 모기가 사람을 물 때 사람에게도 바이러스가 전달될 수 있습니다. 사람은 모기를 다시 감염시킬 만큼 충분한 바이러스혈증을 보이지 않아 일반적으로 이 순환의 종착점으로 여겨집니다. [배경 1]

국내에서는 작은빨간집모기(Culex tritaeniorhynchus)가 주된 매개모기로 알려져 있습니다. 한편 일본뇌염바이러스는 외피 단백질을 만드는 E 유전자의 염기서열 차이에 따라 I~V의 다섯 유전형으로 구분됩니다. 어떤 모기 종에서 어떤 유전형이 검출되는지 함께 추적해야 바이러스 순환의 변화를 파악할 수 있는 이유입니다. [배경 2] [배경 3] 현재 일본뇌염 백신은 주로 유전형 III 계통을 기반으로 하며, 최근 연구에서는 유전형 V에 대한 중화항체 반응이 상대적으로 낮게 나타났습니다 [배경 4]. 

전국 채집부터 바이러스 유전형 분류까지의 연구 흐름

연구진은 2017년부터 2022년까지 매년 3~11월에 전국 15개 지역의 32개 지점에서 월 2회 모기를 채집했습니다. 도심·농촌·축사·철새 서식지에 네 종류의 포획 장치를 사용했고, 암컷 모기를 형태로 동정한 뒤 종·채집 시기·지점별로 1~30마리씩 묶어 풀을 만들었습니다.

각 풀에서는 NS5 유전자를 표적으로 한 실시간 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR)으로 일본뇌염바이러스를 선별했습니다. 양성 산물은 생어 염기서열 분석으로 확인했으며, 대표 염기서열 20개로 계통수를 만들었습니다. 연구진은 양성 풀 수를 검사한 모기 수로 나눈 뒤 1,000을 곱해 최소감염률(MIR)을 계산하고, 모기 분포는 공간 보간법으로 지도화했습니다.

지역과 계절에 따라 달랐던 주요 집모기류의 분포

채집된 1,102,031마리 가운데 금빛숲모기(Aedes vexans)가 34.2%로 가장 많았고, 얼룩날개모기류 20.1%, 빨간집모기군(Culex pipiens complex) 17.9%, 작은빨간집모기 13.4% 순이었습니다. 일본뇌염바이러스와 관련된 주요 집모기류의 공간 분포도 서로 달랐습니다. 작은빨간집모기의 43.3%는 부산, 39.2%는 전남에서 채집됐고, 빨간집모기군은 인천·대구·광주를 중심으로 전국에 분포했습니다. 동양집모기(Culex orientalis)는 경북 36.5%, 충남과 충북에서 각각 20.0%가 채집됐습니다. 작은빨간집모기는 8월에, 빨간집모기군과 동양집모기는 7월에 채집 수가 가장 많았습니다.

다섯 모기 분류군에서 확인된 49개 바이러스 양성 풀

바이러스 검사에 포함된 모기 736,243마리 가운데 49개 풀이 양성이었고 전체 최소감염률은 0.07이었습니다. 양성 풀 수는 빨간집모기군 19개와 작은빨간집모기 18개가 가장 많았습니다. 다만 최소감염률은 각 양성 풀에 감염 모기가 최소 한 마리 있다고 가정한 계산값이므로, 아래 수치는 개별 모기에서 직접 측정한 감염 비율이 아닙니다.

2020년 이후 양성 풀에서 유전형 V만 검출된 변화

2017년 양성 풀 24개에서는 유전형 III가 13개, 유전형 I이 10개, 유전형 V가 1개 확인됐습니다. 2018년에는 유전형 I 1개와 V 5개, 2019년에는 유전형 III 1개와 V 7개가 검출됐습니다. 이후 2020년 3개, 2021년 5개, 2022년 3개 양성 풀은 모두 유전형 V였습니다. 모기 종별로는 작은빨간집모기에서 유전형 I과 III가 주로 확인된 반면, 빨간집모기군과 동양집모기에서는 유전형 V가 주로 검출됐습니다. 이는 조사 기간 후반의 양성 표본에서 유전형 V가 우세해졌음을 보여주지만, 다른 유전형이 국내에서 사라졌다는 뜻은 아닙니다.

유전형 감시의 필요성과 검출 결과가 남긴 과제

연구진은 여러 지역과 연도를 아우른 자료가 국내 일본뇌염바이러스의 모기 종·유전형 변화를 이해하는 기반을 제공한다고 평가했습니다. 특히 유전형 V의 검출 확대에 맞춰 모기와 바이러스 유전형을 계속 감시하고, 현재 백신이 유전형 V에 제공하는 교차보호의 정도와 지속성을 추가로 평가해야 한다고 제안했습니다. 논문은 기존 백신이 유전형 V에 효과가 없다고 결론내린 것이 아니라, 관련 연구가 제한적이어서 보호 범위를 더 검증해야 한다고 설명했습니다.