우리나라에서 분리되는 결핵균의 분자역학적 특성

결핵의 집단 발병이나 검사실의 교차 오염의 검출, 결핵의 재감염과 재활성화의 구분 등에서 결핵균을 분자생물학적으로 구분하는 것이 중요하다. 여기서는 현재 이용되는 결핵균의 균주 구분 방법을 알아보고, 한국에서 검출되는 균주의 분포를 알아본다. IS6110 restriction fragment length polymorphism 방법은 표준 방법으로 간주된다. 전세계적으로 풍부한 자료가 있고 균주 구별 능력은 뛰어나나 시간과 노력이 많이 든다. Spoligotyping은 direct repeat 사이사이에 있는 염기 서열의 존재 여부로 구분한다. PCR을 기반으로 하기 때문에 의심 초기에 검사할 수 있고 결과를 숫자로 표시할 수 있어서 좋다. Beijing family의 균주들은 모두 같은 형으로 나타나는 것이 단점이다. Mycobacterial interspersed repetitive unit variable number of tandem repeat 방법도 PCR을 기반으로 하고 숫자로 결과를 표현할 수 있어 좋다. 한국에서 분리되는 균주의 80 87%가 Beijing family에 속하는 균주이다. 우리나라에서 분리되는 결핵 균주의 분자 유전학적 특징은 1995년 van soolingen 등에 의해 분석된 자료가 처음 문헌상에 나타난 것인데, 14균주에 대한 IS6110 RFLP가 실시되었고, Beijing family 균주는 조사된 균주의 43%를 차지하였다. 이는 86%의 중국을 선두로 4번째로 Beijing family 균주의 분리 비율이 높게 조사되었다. 같은 해에 국내에서 실시된 전국 실태 조사에서는 Beijing family가 72%로 1.7배 정도 높게 나타났다. 이것은 국내에서 분리되는 결핵균 중 Beijing family가 상당히 높은 비율을 차지하는 것을 시사한다. 이후 2010년 Kang 등의 연구에서 80%, 그리고 Choi 등의 연구에서 87%로 약 20년간 국내 Beijing family 분리 비율은 지속적으로 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 다만, 2010년 Shamputa 등의 연구에서 97% 빈도의 Beijing family 균주를 보고한 것은 해당 병원의 환자의 특성에 기인한 것으로 보인다. Beijing family는 몽골과 중국에서 실시한 분자역학조사에서 polymorphism이 낮은 균주들을 포함하여 Beijing family로 처음 명명되었고, 이 균주들에 대해서 spoligotyping도 같은 양상으로 나타나는 것을 확인하였다. 이후 여러 나라에서 Beijing family의 비율이 보고되었는데, 우리나라를 포함하여 베트남, 홍콩, 인도네시아, 대만 등에서 현저히 높은 비율을 차지하는 것으로 알려져 있다. Beijing family는 IS6110 삽입 수가 15개에서 26개 정도로 많고, IS6110 중에서도 A1 insertion을 가지고 있는 것이 특징이며, spoligotyping에서는 모두 같은 양상을 나타낸다. Beijing family는 전파력이 높은 것으로 알려져 있으나, 그 이유에 대해서는 아직 밝혀진 것은 없다. 또한 Beijing family 균주는 다른 형의 결핵균보다 병원성이 높고, 항결핵제 내성과도 관련성이 높다. 특히 최근에 발표된 여러 연구에 의하면 국내 Beijing family 균주들과 항결핵제 내성 사이의 연관성이 있는 것으로 밝혀졌으며, Beijing family 균주 내에서 rpoB 유전자형과 항결핵제 내성 양상과의 관련성에 대해서도 밝혀진 바 있다. 따라서 Beijing family의 분리 비율에 따라서 잠재적인 공중 보건의 위험성을 판단하는 척도가 될 수 있으며, Beijing family의 분리 비율의 모니터링을 통해 결핵 관리에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 결핵균 배양에 있어 위양성을 파악하는데 IS6110 RFLP 방법을 이용한 국내 보고는 IS6110 RFLP의 결핵균의 유전자 특징을 파악하는 데 있어 상당히 유용한 방법임을 알 수 있다. 또한 Park 등은 국내에서 빈번하게 분리되면서 IS6110 RFLP 양상이 유럽에서 분리된 결핵균과 구별되는 결핵균의 특징을 규명하고 Korean isolate 혹은 K strain으로 명명하였다. K strain은 대부분 8 12개의 IS6110 유전자를 가지고 있으며, 이러한 특징은 후속 연구에서도 유사하게 나타났다. K strain의 발생 빈도는 1999년에 18%로 처음 보고되었으며, 이후 2004년 24%, 2009년 15%로 보고되었다. 우리나라 균주의 spoligotyping 양상을 조사한 자료는 많지 않다. Spoligotyping에서는 Beijing family가 모두 한 가지 양상으로 나타나기 때문에, 그런 균주가 많은 비율을 차지하는 국내 실정에서는 다소 부적합한지도 모른다. 이는 2007년 Song 등의 연구에서도 제시되었는데, IS6110 RFLP에서 Beijing family type을 나타내는 모든 균주는 spoligotyping에서는 모두 35 43번 probe에만 결합하는 것을 확인하였다. MIRU VNTR법을 이용하여 국내에서도 결핵균의 유전자 형별 분류를 실시하였는데, 2009년 Yun 등은 국내 환자에서 분리된 81균주에 대해서 분별력이 높은 6개의 loci를 제시하였고, 2010년 Shamputa 등의 연구에서는 8개의 loci에서 분별력이 높게 나타났다. 이 두 논문에서 제시하는 VNTR loci가 다르다 하더라도 MIRU VNTR법이 IS6110 RFLP 수준의 분별력을 가지고 있는 것은 분명히 알 수 있다. MIRU VNTR법은 몇 개의 숫자로 이뤄진 코드로 결과를 해석하기 때문에 실험실 간 또는 국가 간의 비교 분석이 가능하여 전파 경로를 파악하는데 용이하다. 2010년 Kang 등의 연구에서는 이러한 장점을 이용하여 국내 결핵 균주의 유전자 형별 분류뿐만 아니라 일본과 중국의 유전자 형별 분류에 대한 데이터를 비교 분석하여 국내에서 높은 비율을 차지하는 Beijing family 균주의 sublineage의 계통적 분포에 대한 자료를 제시하였다. 그러나 분자역학조사에 널리 이용되는 두 가지 방법인 IS6110 RFLP와 MIRUVNTR을 동시에 실시할 경우, 두 가지 방법의 분류 기준이 다르고, 두 방법 모두 높은 분별력을 가지고 있기 때문에 각 균주 간의 분류가 일치하지 않는 경우가 있을 수 있다. 이때는 균주 간의 유전자 다형성 차이에 따른 거리를 계산하여 두 방법의 공통점을 찾아내어 분석할 수 있는 방법을 제시하고 있다. 최근에는 SNP법 즉, 유전자 전반에 걸친 염기서열의 다형성을 조사함으로써 결핵균의 계통 분석과 역학 조사에 응용하고자 하였다. 2006년 Filliol 등에 의해 결핵균 분류에 적합한 nucleotide loci가 제시되었고, 국내에서는 2010년 Choi 등에 의해 전국에 걸쳐 수집한 결핵균의 SNP typing이 시도되었다. 그 결과 국내 균주에서도 SNP 방법이 IS6110 RFLP와 비슷한 수준의 분별력을 가지고 있는 것이 증명되었다. 결 론우리나라는 1995년부터 현재까지 IS6110 RFLP, spoligotyping, MIRU VNTR 그리고 SNP 등 여러 가지 방법을 이용하여 결핵의 역학 조사를 실시하였다. 이러한 분자역학조사는 결핵 관리에 있어 상당히 중요한 역할을 하고 있다. 앞으로 빠르고 높은 재현성과 분별력이 있는 분자유전학적 방법들에 대해 표준화를 실시하고, 실험실 간의 네트워크를 형성하여 데이터를 공유함으로써 전파경로를 색출하거나 집단 발병을 관리하는 데 도움을 줄 수 있도록 하는 것이 필요하다.