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전장유전체 염기서열분석 유전형검사법(wgSNP)을 통한 결핵 집단발생의 감염경로 분석

The use of whole genome single nucleotide polymorphisms (wgSNP) analysis in cluster investigation of tuberculosis outbreak cases

주간 건강과 질병 2021년 14권 1호 p.10 ~ 15
송승은, 김동혁, 하지민, 전정훈, 황규잠,
소속 상세정보
송승은 ( Song Seung-Eun ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Bureau of Infectious Disease Diagnosis Control Division of Bacterial Diseases
김동혁 ( Kim Dong-Hyeok ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Bureau of Infectious Disease Diagnosis Control Division of Bacterial Diseases
하지민 ( Ha Jee-Min ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Bureau of Infectious Disease Diagnosis Control Division of Bacterial Diseases
전정훈 ( Chun Jeong-Hoon ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Bureau of Infectious Disease Diagnosis Control Division of Bacterial Diseases
황규잠 ( Hwang Kyu-Jam ) - Korea Disease Control and Prevention Agency Bureau of Infectious Disease Diagnosis Control Division of Bacterial Diseases

Abstract

결핵의 집단발생 시 감염원 추적과 감염경로를 확인하기 위해 결핵균 유전형검사가 이용되고 있다. 기존 결핵균 유전형검사에는 Spoligotyping법과 24 유전자좌 MIRU-VNTR법을 사용하였으나, 변별력이 다소 떨어져 감염경로 추적에 어려움이 있었다. 질병관리청에서는 보다 변별력이 향상된 분석법으로 알려진 전장유전체 염기서열분석 유전형검사법(wgSNP)으로 대체하기 위해 2019년부터 시범 사업을 진행하고 있다. 본 글에서는 감염경로 확인이 불가능했던 집단발생 사례에 wgSNP법을 적용하여 감염경로를 재분석한 결과를 보고하고자 한다. 2015년부터 2018년 동안 국내 한 지역 내 4개 대학교에서 시행한 집단시설 역학조사를 통해 결핵균 11주를 수집하였다. 기존 유전형검사법으로 분석한 결과, 모든 균주의 유전형이 TBG0014로 동일한 것을 확인하였고, 역학적 연관관계 분석으로 집단감염으로 확인되었으나, 대학 간의 연관성은 확인되지 않았었다. 대학 간 연관성 분석을 위해 wgSNP법을 적용하여 분석한 결과, 각 대학교 내 결핵균주 간 유전자변이(SNP)는 0~1개로 확인되어 동일 감염원으로 발생되었음을 재확인하였으나, 대학 집단 간 유전자변이(SNP)는 196~264개로 3개 대학교에서 발생한 집단발생 사례는 서로 연관관계가 없는 것으로 확인하였다. 이 결과를 토대로, 집단시설 결핵역학조사의 분자역학검사법으로 wgSNP법을 적용하고자 하며 분석된 감염원 추적 등의 정보는 결핵 집단발생의 관리를 위해 제공하고자 한다.

Mycobacterium tuberculosis (M.tb) is a species of pathogenic bacteria in the family Mycobacteriaceae and the causative agent of tuberculosis. Understanding the dynamics of M.tb disease transmission through complex genotyping is critical to creating policies and monitoring the disease with the end goal of TB elimination. Current genotyping methods combine the results of two assays, spoligotyping and Mycobacterium tuberculosis -specific multiple locus (Variable Number of Tandem Repeats (MIRU-VNTR,) to give an M. tuberculosis TBG type. However, whole genome single nucleotide polymorphism (wgSNP) analysis was used to determine the genetic relatedness between strains is a preferred method due to its improved discrimination. Between 2015 and 2018, a total of 11 strains were collected through TB contact investigation by four universities in a region in Korea. Analysis of spoligotyping and 24-loci MIRU-VNTR showed that all strains were of the same genotype, namely TBG0014. Patients at each university had an epidemiologic link, confirming that the event was an outbreak, but epidemiological relationships between universities could not be identified. In each outbreak case, the number of SNPs between tuberculosis strains was 0-1, but the number of SNPs between universities was 196-264. A wgSNP analysis was performed to explore the genetic relationship between TB isolates that could not be confirmed through conventional methods. As a result, there were 0-1 SNPs between TB isolates in the outbreak. The number of SNPs between TB cases at the three universities was 196-264, and it was identified that there were no transmission cases among universities. A wgSNP analysis recommend performed to assess the potential of recent transmission and this information will be provided to the national TB management program.

키워드

결핵; 유전형 분석; 전장유전체염기서열분석
Mycobacterium tubercuosis; molecular typing; wgSNP

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