구제역 백신과 현재 사용중인 SP ELISA 검사의 문제점(부정확한 항체 양성률) -1

 이글은 2020년 3월 9일에 작성한 글입니다. 현재 구제역 항체 검사는 변경된 상태입니다.

 모든 농장에서 모돈과 자돈~육성 구간에서 구제역 백신을 접종하고 있다. 그럼에도 불구하고 일부 농장들은 구제역 SP 항체 양성률이 법적 기준치에 도달하지 못해서 과태료가 부과되고 있다. 

 정말로 농장에서 제대로 구제역 백신을 접종하지 않았기 때문에 항체 양성률이 미달 되는 것일까? 아니면 특정 백신 제품에서 백신 효과가 떨어지기 때문에 항체 양성률이 미달 되는 것일까?

 많은 사람들이 위에서 언급한 두가지 사항을 의심하고 있지만 정작 구제역 항체 검사 방법 또는 항체 검사를 위한 진단 키트의 문제에 대해서는 간과하고 있다. 

 이번 주제에서는 구제역 백신에 대한 항체검사의 문제점(진단 키트 포함)에 대해 알아보겠다.

1. 현재 국가에서 사용하고 있는 구제역 항체 검사 방법

 구제역 항체검사는 크게 SP(구조 단백질)와 NSP(비구조 단백질) 항체 검사를 실시하고 있고 NSP 항체가 검출될 경우 외부 바이러스 감염에 의한 항체로 평가한다. 일반적인 농장의 구제역 항체 양성률 조사에 사용하는 검사법은 SP 항체 검사이다. 

 SP 항체 검사 방법은 중화항체(VNT), 효소결합면역흡착분석법(ELISA) 두가지 이며 비교 사항은 다음과 같다(그림 1).

 농림축산검역본부는 제약회사의 구제역 백신 등록시 중화항체 검사법을 더 중요하게 보고 국가 출하승인 검사에서 중화항체 검사를 실시한다. 일반 농장의 농장의 구제역 항체 양성률 조사의 경우 ELISA 검사법(프리오닉스 키트)을 각각 적용하고 있다.

 프리오닉스 SP ELISA 검사키트(PrioCHECK)는 스위스 회사 제품이며 O1 마니사(Manisa) 항원을 사용해서 키트를 제작했다. 돼지의 구제역 Type O에 대한 진단 특이도는 99%를 넘고 PI값 50 이상일때 양성으로 판정한다. 

 프리오닉스 검사키트 원리를 간단하게 설명하면 1단계 구제역 항원이 부착된 키트에 혈청 샘플(검사 혈액)을 떨어뜨려 1시간 동안 반응시킨 후 세척, 2단계 형광물질이 결합한 구제역 항체를 키트에 떨어뜨려 1시간 동안 반응시킨 후 세척, 마지막 3단계 15분 후 형광빛의 정도를 평가해서 PI값을 측정한다(그림 2). 

 검사 혈액내 구제역 항체가 많을 수록 1차 단계에서 키트의 항원과 결합을 많이 하기 때문에 2차 단계에서 형광빛을 내는 항체의 결합 비율이 낮아진다. 반대로 검사 혈액내 구제역 항체가 적을수록 2차 단계에서 형광빛을 내는 항체의 결합 비율이 높아진다. 즉 최종단계에서 형광빛의 양이 많을수록 검사 혈액의 항체가 적다는것을 의미한다. 

 PI값 계산 방법 및 진행 절차 등에 대한 자세한 사항은 생략하며 궁금한 사람들을 위해서 아래 링크로 대신한다.

2. 중화항체 검사의 중요성 

 일반 농장의 구제역 항체 양성률을 평가할때는 프리오닉스 SP ELISA 키트를 사용하면서 농림축산검역본부에 제약회사의 구제역 백신을 등록할때는 왜 중화항체 검사 방법을 적용하는 것일까? 중화항체의 중요성에 대해서 PRRS 바이러스 예를 들어보겠다.

 PRRS 바이러스에 감염되면 감염 후 7~9일부터 ELISA 검사에서 항체를 측정할 수 있다. 그러나 초기 항체 반응은 PRRS 바이러스 감염에 대한 방어 역할을 하지 않는다. 초기 감염동안 측정되는 항체는 PRRS 바이러스를 중화시키지 못하기 때문이다. PRRS 중화항체는 보통 감염 4주 이상 지난시점에서 나타나고 바이러스가 감염되지 않도록 중화시키는 능력이 있다(그림 3). 

 구제역 항체검사법을 비유하자면 PRRS 감염초기 나타나는 항체 측정이 일반 구제역 SP ELSIA 검사법이고 감염 4주후 나타나는 중화항체 측정이 중화항체 검사법이다. 중화항체의 형성유무가 이처럼 중요하기 때문에 농림축산검역본부는 구제역 백신 등록 뿐만 아니라 국가검정, 각종 백신의 평가시 중화항체 검사법을 적용한다. 

 따라서 백신 정책을 통해 구제역 청정화를 실행하고자 한다면 백신 적용후 SP 항체가 아닌 중화항체가 얼마나 잘 형성되는지를 평가해야 한다. 

3. 프리오닉스 키트와 중화항체 검사의 민감도, 특이도 비교 

 이 실험은 구제역 바이러스에 대한 SP 항체 검사(SPCE - PrioCHECK type O, LPBE - 중국 란저우시 연구소에서 만든 상업용 키트 : O/SEA/Mya-98)와 중화항체 검사(O/Mya-98/XJ/2010, O/GX/09-7)의 민감도를 비교했다. 

 란저우 키트(LPBE), 중화항체(VNT/XJ, VNT/GX) 검사와 비교했을때 프리오닉스 키트(SPCE)의 민감도와 특이도는 다음과 같다(표 1).

 프리오닉스 키트는 음성이지만 란저우 키트에서 25개, 중화항체 검사에서 19개, 9개 샘플이 양성으로 나타났다. 반대로 프리오닉스 키트는 양성이지만 란저우 키트에서 147개, 중화항체 검사에서 164개, 342개 샘플이 음성으로 나타났다. 

 프리오닉스 키트의 위음성(false negative) 비율은 10% 미만이지만 위양성(false positive) 비율은 20% 이상이고 VNT/GX와 비교했을때 50.4%로 매우 높다. 위양성이 50% 이상이라면 프리오닉스 키트로 양성으로 확인된 샘플들 중 절반 이상이 방어할 수 있는 충분한 항체가 형성되지 않았다는것을 의미한다. 

 따라서 SP 항체 양성률만 강조하게되면 실제 구제역 바이러스에 대한 방어를 실패할 수 있다.