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Molecular characterization of dengue virus isolated from patients in Gyeonggi-do
Korean J. Microbiol. 2021;57(1):23-29
Published online March 31, 2021
© 2021 The Microbiological Society of Korea.

Hyun-Kyung Lee*, Su-Kyong Moon, So-Hyun Lee, Han-Gil Cho, Baek-Sang Han, Han-Na Lee, Su-Jin Moon, Eun-Bee Kim, Young-Sug Kim, and Jo-Gyo Oh

Team of Infectious Disease Investigation, Gyeonggi-do Institute of Health and Environment, Suwon 16381, Republic of Korea
Correspondence to: E-mail: hk1155@gg.go.kr;
Tel.: +82-31-250-2553; Fax: +82-31-250-5008
Received January 21, 2021; Revised February 14, 2021; Accepted February 15, 2021.
Abstract
Dengue fever is an acute febrile illness infected by dengue virus, mediated by mosquitoes. To investigate the detection pattern, serotype and genotype distribution of dengue virus in Gyeonggi-do during 2016~2019, serums isolated from suspected patients who had oversea trip were collected and analyzed with RT-PCR. Dengue virus was detected in 111 cases (17.4%) from 638 samples. About 98.9% of dengue virus infections originated from endemic countries in Asia. Serotype was detected in order as DENV-2 (38.7%), DENV-1 (36.1%), DENV-3 (20.7%), and DENV-4 (4.5%). Genotype distribution of isolated dengue virus was analyzed by sequencing of the Envelope (E) region. Genotype analysis showed that dengue virus had a local specific genotype depending on visit-country, but no genetic variation occurred in the same serotype. This study suggests that genotype analysis of dengue virus be a useful tool for epidemiological investigation of dengue fever patients.
Keywords : dengue virus, genotype, phylogenetic analysis, sequence analysis, serotype
Body

뎅기열(Dengue fever; DF)은 뎅기 바이러스(Dengue virus)에 의해 발생하는 급성 발열성 감염병으로 대표적인 모기 매개 감염병이며, 국내에서는 제3급 감염병으로 지정되어 관리되고 있다. 주요 매개체는 주로 열대, 아열대 지역에서 서식하는 이집트 숲모기(Aedes aegypti)이지만, 우리나라에 서식하는 흰줄 숲모기(Aedes albopictus)도 전파 가능성이 있는 것으로 알려져있다(WHO, 2020). 뎅기열은 아프리카, 아메리카, 동부 지중해, 동남아시아 및 서태평양 제도의 100개국 이상에서 발생하며, 수 십년 동안 전 세계적으로 뎅기열 발병률이 급격히 증가하여 현재 세계 인구의 약 절반이 위험에 처해 있으며, 매년 약 1~4억명의 환자가 발생한다. 뎅기열은 세계보건기구(WHO)의 2019년도 세계 10대 보건 위험 요인 중 하나로 선정되기도 했다.

뎅기 바이러스는 플라비비리대 과(family Flaviviridae) 플라비바이러스 속(genus Flavivirus)에 속하며, 네 개의 혈청형(DENV-1, DENV-2, DENV-3, DENV-4)이 존재한다(Doisaki et al., 2003; Balmaseda et al., 2006). 뎅기 바이러스는 피막(envelope)이 있는 단일 가닥 양성(+) RNA 바이러스로 크기는 약 11 kb 정도로 알려져 있고, 유전자의 구조는 다른 플라비바이러스속과 유사하여 5'과 3' 말단에 각각 약 100개의 염기와 약 600개 염기의 noncoding region (NCR)을 가지고 있으며, 단백질은 하나의 open reading frame (ORF)에 의해 발현된다. 전사 시작과 함께 후전사 과정에 의해 3개의 구조단백질(capsid, premembrane, envelope)과 7개의 비구조 단백질(NS1, NS2a, NS2b, NS3, NS4a, NS4b, NS5)이 만들어진다.

뎅기 바이러스 감염자 중 75% 정도는 무증상이며, 임상 양상과 질병의 심각도는 혈청형에 따라서 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다(Balmaseda et al., 2006; Halsey et al., 2012). 뎅기열의 잠복기는 3일~14일이며, 일반적으로 4일~7일 사이에 발생하게 되고, 증상으로는 발열, 두통, 안와통증, 근육통, 발진 등이 있다(Gubler, 1998; Kang et al., 2005; Kyle and Harris, 2008). 간혹 뎅기 출혈열(Dengue Hemorrhagic Fever; DHF)이나 뎅기 쇼크 증후군(Dengue Shock Syndrome; DSS) 같은 중증 뎅기 감염증이 발생하기도 한다(Guzman and Harris, 2015). 중증 뎅기 감염증이란 심각한 출혈 또는 혈압 하강, 장기 기능 저하 등이 나타나며 적절한 치료를 받지 못하는 경우 사망률이 20%에 이른다. 1개 혈청형에 감염되면 동일 혈청형에는 영구적으로 면역이 생기나, 첫 번째 감염 후 다른 혈청형으로 다시 감염되면 중증 뎅기 감염증으로 발전될 위험성이 높은 것으로 알려져 있어서(Jeon et al., 2019) 뎅기 바이러스의 혈청형 분석은 뎅기열에 감염된 환자가 이차 감염되어 중증의 뎅기출혈열, 뎅기 쇼크 증후군으로 이환되지 않도록 하는 예방 관리에 중요한 부분으로 알려져 있다. 뎅기열은 백신이나 특별한 치료법이 알려져 있지 않아 무엇보다 예방이 중요하다. 환자가 발생했을 경우에는 대증요법으로 환자의 상태를 유지시켜 주는 것이 최선이며, 환자는 회복될 때까지 모기에게 물리지 않도록 하는 것이 중요하다.

아직까지 국내 서식 모기를 통한 뎅기열 발생 사례는 확인된 바 없으나, 최근 크로아티아, 프랑스, 일본 등에서 감염 사례가 보고되고 있고, 특히 일본의 경우 1999년 뎅기열을 신고 대상 감염병으로 지정한 이후 해외 유입 사례만 보고되다가, 2014년 도쿄의 요요기 공원과 그 주변을 방문한 사람들 약 160명에서 뎅기열이 집단 발생한 바 있다(Hotta, 1953; Fujita and Yoshida, 1979; Oki and Yamamoto, 2013). 일본의 뎅기열 발생 사태를 볼 때 우리나라에도 뎅기열 매개체인 흰줄 숲모기가 전국적으로 서식하고 있으며, 뎅기열 발생이 많은 동남아시아 여행객이 매년 증가하고 있고(Korea Tourism Organization, 2020), 2000년 국내에서 제4군 법정 감염병으로 지정된 이후 해외 유입 사례도 매년 증가하는 추세여서(Infectious Disease Portal, 2020) 국내 전파 예방 및 토착화 방지, 그리고 환자 관리를 위해 해외 유입에 따른 뎅기열의 검출 양상 및 혈청형 분석 등의 연구가 필요하다. 그럼에도 불구하고 국내 유입된 뎅기 바이러스의 검출 양상 및 혈청형 분석에 대한 연구가 거의 보고된 바가 없고(Park and Lee, 2012; Jeon et al., 2019), 유전형 분석에 대한 연구(Jeong et al., 2011)는 미흡한 실정이다.

본 연구에서는 2016년 9월부터 2019년 12월까지 해외 여행 후, 발열 등 뎅기열 의심 증상이 나타나 경기도 내 병의원을 방문한 환자에서 분리한 뎅기 바이러스의 검출 양상 및 혈청형과 유전형 분포 양상을 조사하였다. 본 연구는 뎅기열의 국내 집단 발생 시 감염원의 추적 및 감염경로 규명 등의 기초 역학 자료 제공을 통해 뎅기열의 국내 전파 예방 및 토착화 방지에 기여하고, 뎅기열 환자 관리에 중요한 자료를 제공할 것으로 생각된다.

재료 및 방법

검체 수집

2016년 9월부터 2019년 12월까지 해외 여행 후, 발열 등 뎅기열 의심 증상이 나타나 경기도 내 병의원을 방문한 환자들로부터 총 638건의 혈청을 채취하여 뎅기 바이러스 유전자 검사를 실시하였다.

뎅기 바이러스의 핵산 추출 및 혈청형 확인

뎅기열 의심 환자의 혈청 검체에서 QIAamp Viral RNA Mini kit (QIAGEN)를 사용하여 제조사의 방법에 따라 핵산을 추출하였다. 뎅기 바이러스의 혈청형 확인은 질병관리청(KDCA)의 뎅기 바이러스 유전자 검사법을 적용하여 One-step RT-PCR kit (QIAGEN)를 사용하였고, 6 pmol/µl 농도의 forward primer D1과 reverse primer TS1, TS2, TS3, DEN4를 각각 2.5 µl씩 첨가하였다(Harris et al., 1998). 추출된 RNA를 5 µl씩 첨가한 후, 유전자증폭기(ProFlex PCR system, Applied Biosystems)를 사용하여 분석하였다. PCR 반응조건은 50°C에서 30분간 역전사반응을 수행하였고, 95°C에서 15분간 변성시킨 후, 94°C에서 30초, 55°C에서 30초, 72°C에서 30초씩 40회 반복하고, 마지막에는 72°C에서 5분간 처리한 후 반응을 중단시켰다. PCR 산물은 QIAxcel DNA High Resolution kit (QIAGEN)와 QIAxcel (QIAGEN) 자동 전기 영동 장비를 사용하여 전기 영동하여 혈청형을 확인하였다. 뎅기 바이러스 혈청형 별 PCR 산물크기는 DENV-1은 482 bp, DENV-2는 119 bp, DENV-3는 290 bp, DENV-4는 389 bp이다.

Envelope (E) 부위 유전자 염기 서열 분석을 통한 유전형 확인

혈청형별 특이 유전자인 Envelope (E) 부위 유전자의 염기 서열을 분석하기 위해 E 부위에 특이적인 primer인 DUL (forward)과 DUR (reverse) primer를 사용하여 PCR을 실시하였다(Ahamed et al., 2017). cDNA 합성은 추출된 RNA 10 µl와 GoScriptTM Reverse Transcription Mix, Random primers kit (Promega)를 사용하여 25°C 5분, 42°C 60분, 70°C 15분간 반응시켰다. 이렇게 제조한 cDNA 5 µl를 첨가하여 10 pmol/µl DUL과 DUR primer를 사용하여 E 부위를 증폭하였다. PCR 반응조건은 95°C에서 3분간 변성시킨 후, 95°C에서 30초, 55°C에서 1분, 72°C에서 1분씩 35회 반복하고, 마지막에는 72°C에서 10분간 처리한 후 반응을 중단시켰다. 641 bp의 PCR 산물은 QIAxcel DNA High Resolution kit (QIAGEN)와 QIAxcel (QIAGEN) 자동 전기 영동 장비를 사용하여 확인하였다. 얻어진 PCR 산물은 염기 서열 반응을 위해 BigDye (R) Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kits (Applied Biosystems)와 DNA Engine Tetrad 2 Peltier Thermal Cycler (Bio-Rad)를 사용하여 PCR 반응을 진행하였으며, 반응이 끝나면 ABI 3730xl DNA Analyzer (Applied Biosystems)를 사용하여 염기 서열 분석을 실시하였다. 분석된 경기도 내 분리주의 염기 서열들과 GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) database에 등록되어 있는 기존에 보고된 염기 서열들을 MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0.26) software를 이용하여 clustal W (1.6) method로 서열 정렬 후, neighbor-joining method에 의해 염기 서열간의 유전적 거리를 추론하여 phylogenetic tree를 작성하여 유전형 분포 양상을 확인하였다.

결과 및 고찰

경기도 내에서 분리된 뎅기 바이러스의 검출 양상

2016년 9월부터 2019년 12월까지 3년 4개월간 발열 등 뎅기열 의심 증상으로 경기도 내 병의원에 내원한 환자로부터 총 638건의 혈청을 채취하여 유전자 검사를 실시한 결과 111건(17.4%)에서 뎅기 바이러스를 검출하였다(Table 1). 뎅기 바이러스는 2016년에 11건, 2017년에 34건, 2018년에 28건, 2019년엔 38건이 검출되었고, 연도별 검출률은 13.8%, 17.2%, 17.7%, 18.8%로 나타났다. 전국적으로는 2016년 313명, 2017년 171명, 2018년 159명, 2019년 273명의 환자가 보고되었다(Infectious Disease Portal, 2020). 월별로는 6~10월에 69건(62.2%)으로 많이 발생하였고, 특히 8월에 20건(18.0%)으로 가장 많이 발생하였다(Fig. 1). 2014년부터 2018년까지 한국의 뎅기열 환자의 역학적 특성을 연구한 기존의 보고(Jeon et al., 2019)에서도 7~9월에 32.9%로 환자 발생이 많은 것으로 보고하였고, 본 연구에서도 7~9월에 38.7%의 검출률을 보였다.

The incidence of dengue in Gyeonggi-do during 2016~2019

Period (Year) Total serums No. Positive (%)
2016 80 11 (13.8)
2017 198 34 (17.2)
2018 158 28 (17.7)
2019 202 38 (18.8)

Total 638 111 (17.4)


Fig. 1. Monthly distribution of dengue cases in Gyeonggi-do during 2016~ 2019.

성별 분포는 남성 74명(66.7%), 여성 34명(30.6%)이었고(Table 2), 질병관리청 감염병 포털의 2016년부터 2019년까지 전국 자료도 남성 62.9%, 여성 37.1%로 남성이 여성에 비해 높게 검출되었다. 연령별 분포는 20대 미만 6명(5.4%), 20대 24명(21.6%), 30대 27명(24.3%), 40대 30명(27.1%), 50대 16명(14.4%), 60대 이상 5명(4.5%)으로 나타난(Table 2) 반면, 질병관리청 감염병 포털의 2016년부터 2019년까지 전국 자료는 20대 미만 8.5%, 20대 25.9%, 30대 29.9%, 40대 18.9%, 50대 12.5%, 60대 이상 4.3%로 나타나 본 자료만으로는 연령과 뎅기 바이러스 감염과의 연관성은 찾을 수 없었다.

Descriptive characteristics of dengue cases in Gyeonggi-do during 2016~2019

Characteristics Year Total (%) (n = 111)

2016 (n = 11) 2017 (n = 34) 2018 (n = 28) 2019 (n = 38)
Gender Male 9 21 19 25 74 (66.7)
Female 2 13 9 10 34 (30.6)
Unknown - - - 3 3 (2.7)

Age ≦ 9 - 1 - - 1 (0.9)
10–19 1 - 1 3 5 (4.5)
20–29 2 9 5 8 24 (21.6)
30–39 4 11 4 8 27 (24.3)
40–49 4 7 7 12 30 (27.1)
50–59 - 5 7 4 16 (14.4)
≧ 60 - 1 3 1 5 (4.5)
Unknown - - 1 2 3 (2.7)


기존의 보고들과 동일하게 주요 임상 증상은 발열, 발진, 근육통, 혈소판감소증, 두통 순으로 나타났고(Gubler, 1998; Kang et al., 2005; WHO, 2020), 이 중 64명(57.7%)은 2개 이상의 임상 증상이 나타났다(Table 3).

Clinical characteristics of dengue cases in Gyeonggi-do during 2016~2019

Symptomsa No. of cases (%) Symptomsa No. of cases (%)
Fever 80 (72.1) Abnormal liver levels 4 (3.6)
Skin rash 41 (36.9) Red eyes 4 (3.6)
Myalgia 28 (25.2) Nausea 3 (2.7)
Thrombocytopenia 10 (9.0) Sore throat 3 (2.7)
Headache 8 (7.2) Chill 3 (2.7)
Leukopenia 7 (6.3) Stomachache 2 (1.8)
Diarrhea 7 (6.3) Hepatitis 2 (1.8)
Arthralgia 5 (4.5) Eye pain 2 (1.8)
Vomiting 5 (4.5) Sputum 1 (0.9)
Cough 5 (4.5) Cramp 1 (0.9)

a Symptoms were multiply responded.



감염 지역을 추정할 수 없는 경우를 제외하고, 뎅기열 환자들의 방문 국가는 15개국이었으며, 아메리카에서의 감염 1례를 제외하면 모두 아시아 지역이었다(98.9%). 대륙별로 동남아시아 76명(86.4%), 남아시아 10명(11.4%), 서아시아 1명(1.1%), 아메리카 1명(1.1%) 순이었으며, 국가별로는 필리핀 방문 후 감염된 사례가 24명(27.3%)으로 가장 많았고 베트남, 태국 순으로 환자 발생이 많았다(Table 4). 기존의 국내 보고(Jeon et al., 2019)에서도 추정 감염 지역은 대륙별로 동남아시아가 89.6%로 가장 많았고, 남아시아가 8.4%였으며, 국가별로는 필리핀에 감염 사례가 34.1%로 가장 많았고, 인도네시아, 태국, 베트남 등에서 환자가 많이 발생했다고 보고하였다. Korea Tourism Organization (2020)에 따르면, 2016년부터 2019년까지 해외 여행객 수는 2016년 22,383,190명, 2017년 26,496,447명, 2018년 28,695,983명, 2019년 28,714,247명으로 매년 증가하였으며, 연도별로 각각 35.0%, 35.3%, 36.4%, 38.4%로 매년 동남아시아로 출국하는 비율이 증가하였기 때문에 동남아시아를 방문한 뎅기열 환자들의 비율이 높은 것으로 보여지며, 뎅기열 감염을 예방하기 위해서는 여행자들의 여행 전 교육이 매우 중요함을 보여주는 자료로 생각된다.

Distribution of dengue-endemic countries visited by dengue cases in Gyeonggi-do during 2016~2019

Region No. of cases (%) Country
Southeast Asia 76 (86.4) Philippines (24), Vietnam (20), Thailand (16), Malaysia (5), Indonesia (3), Laos (3), Myanmar (3), Cambodia (1), Singapore (1)
Southern Asia 10 (11.4) India (5), Bangladesh (3), Sri Lanka (1), Maldives (1)
Western Asia 1 (1.1) Nepal (1)
America 1 (1.1)

* 23 cases were excluded in the above analysis due to unknown infected area.



경기도 내에서 분리된 뎅기 바이러스의 혈청형 분포 양상

뎅기 바이러스 111건의 혈청형 분석결과 DENV-2가 38.7%로 가장 높았으며, DENV-1이 36.1%, DENV-3가 20.7%, DENV-4가 4.5% 순의 분포를 나타내었다(Table 5). 2016년과 2017년은 DENV-1의 검출률이 가장 높았던 반면, 2018년과 2019년은 DENV-2의 검출률이 가장 높아서 연도별 혈청형 검출률의 차이를 보였다. 2014년부터 2018년까지 국내 뎅기열 환자의 역학적 특성을 연구한 보고(Jeon et al., 2019)에서도 2014년부터 2017년까지 DENV-1이 우세했던 반면, 2018년은 상대적으로 DENV-1의 비율이 감소하였고, DENV-2의 비율이 증가하였다고 보고하였다. 방문 국가와 연도별 혈청형 분포 양상의 변화에 대한 연관성을 분석하기 위해 방문자가 많은 필리핀, 베트남, 태국의 방문 이력이 있는 환자로부터 분리한 뎅기 바이러스의 혈청형별 분포 양상을 확인해보았다. 필리핀의 경우 4가지 혈청형이 모두 검출되었고, DEVN-3 (37.5%), DENV-1 (33.3%), DENV-2 (20.8%), DENV-4 (8.4%) 순의 검출률을 보였으며, 연도별로는 2016년에는 DENV-3 (50.0%)가 우세하였고, 2017년에는 DENV-1 (33.3%), DENV-3 (33.3%), DENV-4 (33.3%)가 고르게 검출되었으며, 2018년에는 DENV-1 (50.0%), 2019년에는 DENV-2 (37.5%), DENV-3 (37.5%)가 우세하였다. Galarion 등(2019)은 2008년부터 2012년까지 필리핀에서 분리된 뎅기 바이러스를 연구한 결과 필리핀에서는 4가지 혈청형이 모두 검출된다고 보고한 바 있다. 베트남 방문 이력이 있는 환자로부터 분리한 뎅기 바이러스의 혈청형별 분포 양상을 보면 DENV-1 (55.0%)과 DENV-2 (45.0%)만 검출되었고, 연도별로는 2016년부터 2018년까지는 DENV-1의 검출률이 높았으며 2019년에는 DENV-2의 검출률이 높았다. 태국의 경우도 DENV-1 (31.2%)과 DENV-2 (68.8%)만 검출되었고, 연도별로는 베트남과는 다르게 2016년부터 2018년까지는 DENV-2의 검출률이 높았으며 2019년에는 DENV-1의 검출률이 높았다. 방문자가 많았던 필리핀, 베트남, 태국의 방문 이력이 있는 환자로부터 분리한 뎅기 바이러스의 연도별 혈청형 분포 양상을 확인해 보았지만, 본 데이터만을 가지고는 방문 국가와 연도별 혈청형 분포 양상에 대한 정확한 연관성은 찾을 수 없었다. 하지만, 방문한 국가들(Pongsiril et al., 2012; Galarion et al., 2019)에서도 연도별 혈청형 분포 양상이 변화하고 있기 때문에 국내 감염자에도 이러한 경향이 나타난 것으로 생각되며, 2016년부터 2018년까지의 결과는 기존에 국내 보고(Jeon et al., 2019)와도 일치하였다.

Serotype distribution of dengue virus isolated in Gyeonggi-do during 2016~2019

Serotype No. of cases (%)

2016 2017 2018 2019 Total
DENV-1 4 (36.3) 14 (41.2) 9 (32.1) 13 (34.2) 40 (36.1)
DENV-2 2 (18.2) 12 (35.3) 14 (50.0) 15 (39.5) 43 (38.7)
DENV-3 3 (27.3) 6 (17.6) 5 (17.9) 9 (23.7) 23 (20.7)
DENV-4 2 (18.2) 2 (5.9) 0 1 (2.6) 5 (4.5)


경기도 내에서 분리된 뎅기 바이러스의 유전형 분포 양상

경기도 내에서 분리된 뎅기 바이러스 64건에 대하여 혈청형별 특이유전자인 Envelope (E) 부위 유전자의 염기 서열을 분석함으로써 경기도 내 분리주의 유전형 분포 양상을 분석하였다(Table 6). DENV-1은 GI, GII, GIII, GIV, GV, 모두 5개의 유전형으로 분류된다고 보고되었다(Chen and Vasilakis, 2011; Ahamed et al., 2019). 26건 DENV-1의 E 부위 유전자의 계통 분류학적 분석 결과, 전체 서열들 간에는 87.6~100%의 유사성을 보였고, 기존에 보고된 서열들과 비교 결과 GI, GIV, GV 유전형으로 분류되었다. GI이 17건(65.4%)으로 크게 우점하였고, GIV가 8건(30.8%), GV가 1건(3.8%)으로 나타났다. GI 유전형의 경우, 태국 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 5건의 뎅기 바이러스가 97.3~99.3%의 유사성을 보였고, 베트남 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 6건의 뎅기 바이러스가 98.7~100%의 유사성을 보였다. GIV 유전형의 경우, 필리핀 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 4건의 뎅기 바이러스가 97.3~99.8%의 유사성을 보였고, GV 유전형의 경우, 중앙아메리카 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 1건의 뎅기 바이러스가 브라질에서 분리된 분리주(JN12281)와 97.1%의 유사성을 보였다. 2004년부터 2006년까지 국내 해외 유입 뎅기열 환자에서 분리된 뎅기 바이러스 DENV-1의 계통 분석 결과에서도 GI, GIV, GV 유전형만 검출되었고, GI 유전형이 우세하였으며, GI 유전형은 태국 방문 이력이 있는 환자로부터 분리되었고, GIV 유전형은 필리핀 방문 이력이 있는 환자로부터 분리되었다(Jeong et al., 2011). DENV-2는 GI, GII, GIII, GIV, GV, Sylvatic, 모두 6개의 유전형으로 분류된다고 보고되었다(Chen and Vasilakis, 2011; Ahamed et al., 2019). 24건 DENV-2의 E 부위 유전자의 계통 분류학적 분석 결과, 전체 서열들 간에는 88.7~100%의 유사성을 보였고, 기존에 보고된 서열들과 비교 결과 GII과 GIV 유전형으로 분류되었다. GIV가 23건(95.8%)로 크게 우점하였고, GII가 1건(4.2%) 검출되었다. GIV 유전형의 경우, 태국 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 6건의 뎅기 바이러스가 98.5~100%의 유사성을 보였고, 베트남 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 2건의 뎅기 바이러스가 99.4%의 유사성을 보였으며, 베트남과 인도 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 2건의 뎅기 바이러스가 99.8%의 유사성을 보였다. DENV-3는 GI, GII, GIII, GIV, GV, 모두 5개의 유전형으로 분류된다고 보고되었다(Araujo et al., 2009; Chen and Vasilakis, 2011; Ahamed et al., 2019). 12건 DENV-3의 E 부위 유전자의 계통 분류학적 분석 결과, 전체 서열들 간에는 88.8~100%의 유사성을 보였고, 기존에 보고된 서열들과 비교 결과 GI과 GIII 유전형으로 분류되었다. GI이 9건(75.0%)으로 크게 우점하였고, GIII가 3건(25.0%)으로 나타났다. GI 유전형의 경우, 필리핀 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 4건의 뎅기 바이러스가 94.4~99.7%의 유사성을 보였고, GIII 유전형의 경우 인도 방문 이력이 있는 환자로부터 분리된 3건의 뎅기 바이러스가 98.6~99.7%의 유사성을 보였다. DENV-4는 GI, GII, GIII, GIV, GV, 모두 5개의 유전형으로 분류된다고 보고되었다(Chen and Vasilakis, 2011; Ahamed et al., 2019; Sang et al., 2019). 2건 DENV-4의 E 부위 유전자의 계통 분류학적 분석 결과, 서열 간에는 84.1%의 유사성을 보였고, 기존에 보고된 서열들과 비교 결과 GI과 GII 유전형으로 분류되었다. GII 유전형의 경우, 인도네시아 방문이력이 있는 환자로부터 분리된 1건의 뎅기 바이러스가 인도네시아에서 분리된 분리주(EU448460)와 93.6%의 유사성을 보였다. 본 연구 결과는 필리핀(Galarion et al., 2019), 베트남(Quyen et al., 2018), 태국(Phadungsombat et al., 2018; Hamel et al., 2019)에서 분리된 뎅기 바이러스의 유전형 분석 결과들과 일치하였다.

Genotype distribution of dengue virus isolated in Gyeonggi-do during 2016~2019

Serotype No. of cases (%)
DENV-1 GI 17 (65.4)
GIV 8 (30.8)
GV 1 (3.8)

DENV-2 GII 1 (4.2)
GIV 23 (95.8)

DENV-3 GI 9 (75.0)
GIII 3 (25.0)

DENV-4 GI 1 (50.0)
GII 1 (50.0)


본 연구에서 특이한 점은 뎅기 바이러스 유전자 검사법을 통해 DENV-4로 판정하였던 3건 바이러스의 E 부위 유전자 염기 서열을 분석한 결과 2건은 DENV-1, 1건은 DENV-3로 분석되었다. 혈청형별 PCR 산물의 크기는 DENV-1은 482 bp, DENV-3는 290 bp, DENV-4는 389 bp로 DENV-4는 DENV-1, DENV-3와 각각 약 100 bp 정도 밖에 차이가 없기 때문에 실험적 오류로 생각되며, PCR 산물의 크기로 혈청형을 판정하는 뎅기 바이러스 유전자 검사법은 빠르게 혈청형을 분석할 수 있다는 장점은 있지만, 정확한 혈청형 분석을 위해서는 염기 서열 분석을 고려해야 한다고 판단된다.

E 부위 유전자 염기 서열 분석을 통한 유전형 분석 결과 경기도 내 분리주들이 동일 혈청형 내에서 E 부위 유전자에 유전적 변이가 거의 없었음을 확인하였다. 또한, 뎅기 바이러스가 지역 특이적 유전형이 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과 E 부위 유전자 염기 서열 분석법은 해외 유입 뎅기열 환자의 감염국을 추정하여 향후 뎅기 바이러스의 국내 토착화 시 신속하게 감염 경로를 추적하는 등 역학적 정보를 제공하는 도구로 사용할 수 있을 것으로 생각되며, 궁극적으로는 국민 보건 향상과 건강 증진에 기여할 것으로 생각된다.

적 요

뎅기열은 대표적인 모기 매개 감염병이며, 뎅기 바이러스에 의해 발생하는 급성 발열성 감염병이다. 본 연구에서는 2016년부터 2019년까지 해외 여행 후, 발열 등 뎅기열 의심 증상이 나타나 경기도 내 병의원을 방문한 환자에서 분리한 뎅기 바이러스의 검출 양상 및 혈청형과 유전형 분포 양상을 조사하였다. 총 638건의 검체를 분석한 결과 111건(17.4%)에서 뎅기 바이러스를 검출하였다. 뎅기열 환자들의 약 98.9%가 뎅기열이 많이 발생하는 아시아를 방문하였다. 혈청형 분석 결과 DENV-2 (38.7%), DENV-1 (36.1%), DENV-3 (20.7%), DENV-4 (4.5%) 순으로 분리되었다. Envelope (E) 부위 유전자의 염기 서열 분석을 통한 유전형 분석 결과 뎅기 바이러스는 지역 특이적 유전형이 존재하였으나, 동일 혈청형 내 분리주들 사이에 유전적 변이는 거의 없었다. 유전형 분석법은 뎅기열 환자 발생 시 유입 경로 추적에 매우 유용하게 사용될 것으로 생각된다.

Acknowledgments

This study was supported by Gyeonggi-do Institute of Health and Environment.

Conflict of Interest

We have no conflict of interest to report.

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March 2021, 57 (1)
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