구제역 백신과 모체이행항체 간섭의 영향

 1,2편에서는 농장에서 구제역 백신을 잘 접종했음에도 불구하고 현재 사용중인 프리오닉스 SP ELISA 키트 검사결과 항체 양성률이 제대로 반영되지 않는다는점을 소개했다. 즉 검사 키트의 문제점을 이야기했다.

 3편에서는 구제역 백신과 모체이행항체 간섭의 영향에 대해 소개하겠다.

 먼저 아래 내용들의 결론을 요약하면 다음과 같다.

 현재 우리나라는 분만전 구제역 백신을 모돈에게 적용하고 있다. 모돈 회전율 2.4기준으로 최소한 매년 2.4회 모돈에게 백신을 적용하고 있기 때문에 모돈의 구제역 항체가 높게 유지될 것이다.

 모돈의 혈액, 초유의 중화항체가 높을수록 자돈에게 높은 수준의 모체이행항체가 전달될 것이고 결과적으로 자돈 백신 접종 일령이 빠를수록 모체이행항체 간섭의 영향을 받게 된다. 

 국내 필드상황에서 실험한 결과 JC 농장에서 8주, 12주 2회 백신을 했음에도 불구하고 PI 비율이 낮게 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 모체이행항체 수치가 높은 농장은 자돈의 백신일령을 최대한 늦추는것을 권장한다. 

1. 다양한 임신일령에 구제역 type O 백신적용 후 모돈 혈청과 초유, 자돈 혈청의 중화항체 측정

 임신 모돈 4그룹을 대상으로 서로 다른 임신일령에 type O 백신을 적용했다. 그룹 A는 분만 12~13일전, 그룹 B는 분만 30~32일전에 1회 백신을 적용했고 그룹 C는 분만 51~52일전과 31~32일전, 그룹 D는 분만 87~89일전과 30~32일전 2회 백신을 적용했다. 

 분만후 5주동안 모돈의 혈액, 초유, 모유 그리고 자돈의 혈액 샘플을 대상으로 중화항체를 측정했다. 출생 후 1.5시간 동안 포유했을때 중화항체가 존재했고 1~3일 후 가장 높은 titer를 기록했다(그림 1). 

 분만시점 모돈의 혈청 titer와 초유 titer 사이(r=0.90), 분만시점 모돈의 초유와 3일령 자돈의 혈청 titer 사이(r=0.99)에 상당한 관련성이 존재했다(그림 2). 

 2. 분만전 3회 모돈 백신 + 3주, 5주, 7주, 9주령 각각 자돈 백신 실험

 과거 한번도 백신을 적용하지 않았고 구제역 항체 음성 모돈 7두를 대상으로 실험을 진행했다.

 실험군의 모돈 5두는 임신 36일, 57일, 85일 백신을 적용하고 각각의 모돈으로부터 모체이행항체가 있는 자돈 2두씩 임의로 선발 후 5그룹(총 50두)을 설정했다. 대조군의 모돈 2두는 백신을 하지 않고 각각의 자돈 5두씩 선발했다. 

 모체이행항체가 있는 실험군 4그룹은 각각 3주, 5주, 7주, 9주에 백신을 적용하고 나머지 1그룹은 백신을 하지 않았고 모체이행항체가 없는 대조군의 자돈 10두(5두/복)는 3주령에 백신을 적용했다. 

 실험결과 실험군 7주, 9주 백신 그룹만 대조군(모체이행항체 x, 3주령 백신)과 유사한 중화항체 반응을 나타냈다. 모체이행항체가 존재한 상태에서 9주령 백신한 자돈들은 대조군보다 더 빠르고 높은 중화항체 반응을 나타냈다(그림 3). 

 모체이행항체가 존재하는 상태에서 3주령, 5주령 자돈 백신그룹은 백신 적용 후 충분한 중화항체 형성을 하지 못했다.

3. 필드 상황에서 8주령 1회 또는 8주령, 12주령 2회 자돈 백신 실험 

 O SKR 7/10 백신에 대한 혈청반응을 평가하기 위해서 자돈 120두를 대상으로 필드 실험을 진행했다. 3개의 일반 농장 (JC, GW, IC)에서 각각 20두는 8주령 1회, 다른 20두는 8주, 12주령 2회 자돈 백신을 적용했다(IC농장은 실수로 첫 백신 후 O1 마니사 구제역 백신을 추가로 적용했다).

 항체 평가는 프리오닉스 SP ELISA 양성율과 O/Andong/SKR/2010 스트레인에 대한 중화항체를 측정했고 실험기간 동안 평균 ELISA 항체 수치와 중화항체 titer는 대체적으로 감소했다. 

 실험기간 동안 GW 농장은 백신 후 12주 시점에서 ELISA 항체 수치가 상당히 증가했다. IC 농장은 실수로 O1 마니사 구제역 백신을 추가 접종 후 ELISA 항체와 중화항체 titer가 상당히 증가했다. 

 ELISA 항체 결과에서 GW 농장만 1회 vs 2회 백신 사이의 통계적 차이가 존재했다(백신후 8주 p<0.01, 백신후 12주 p<0.05)(그림 4).

 중화항체 titer는 1회 vs 2회 백신 그룹들 사이의 통계적 차이가 없었다(p≥0.05)(그림 5).

 모돈 구제역 백신이 의무인 한국의 경우 높은 모체이행항체 수준이 나타나기 때문에 O SKR 7/10 백신은 간섭의 영향을 피하기 위해 개선될 필요가 있다. 

4. 4개의 조합원 농장에서 구제역 백신 직전 8주령 자돈 SP ELISA 검사 

 조합원 농장 4곳에서 구제역 백신 접종 직전인 8주령을 대상으로 농장당 50두씩 구제역 항체가 검사(SP ELISA)를 진행했다. 

 농장의 PI %는 D농장 84.3 > A농장 62.9 > C농장 59.6 > B농장 45.0, 항체 양성율은 D농장 98% > A농장 72% > C농장 70% > B농장 42% 순서이다(그림 6). 

 D농장은 모돈의 초유를 통해 높은 수준의 모체이행항체가 자돈에게 전달됨으로써 8주령 자돈의 PI 값과 항체 양성율이 매우 높게 나타났다. 

5. 참고 문헌

1. Dekker A, Chénard G, Stockhofe N, Eblé PL. Proper Timing of Foot-and-Mouth Disease Vaccination of Piglets with Maternally Derived antibodies Will Maximize expected Protection levels. Front Vet Sci. 2016; 3: 52.

2. Kim J, Kim T, Hong JK, Lee HS, Lee KN, Jo HJ, Choi J, Choi J, Lee SH, Lee MH, Kim B, Park JH. The interference effect of maternally-derived antibodies on the serological performance of pigs immunized with a foot-and-mouth disease oil emulsion vaccine. Vaccine. 2020 Feb 11;38(7):1723-1729.

3. Francis MJ, Black L. The effect of vaccination regimen on the transfer of foot and mouth disease antibodies from the sow to her piglets. J Hyg (Lond). 1984 Aug; 93(1): 123–131.

4. Kim AY, Tark D, Kim H, Kim JS, Lee JM, Kwon M, et al. Determination of optimal  age for single vaccination of growing pigs with foot-and-mouth disease bivalent vaccine in South Korea. J Vet Med Sci 2017;79:1822–5.

5. Doel TR. Optimisation of the immune response to foot-and-mouth disease vaccines. Vaccine 1999;17:1767–71.