구제역(Foot-and-Mouth Disease: FMD)이란 소, 돼지, 양, 염소 등의 cloven-hoofed 동물에서 나타나는 바이러스성 질병으로 입, 코, 유두, 발굽 등에 수포가 형성되는 것이 특징이다. 일곱 가지 혈청형(O, A, C, Asia1, SAT1, SAT2 and SAT3)으로 분류되는 구제역바이러스(Foot-and-Mouth Disease Virus: FMDV)는 single stranded positive RNA virus로 nonenveloped capsid virus이다. Viral genome은 8.2 Kb로 하나의 ORF인 polyprotein으로 되어있으며, 크게 capsid protein coding region인 P1, replication related protein coding region인 P2, RNA dependent RNA polymerase coding region인 P3로 구성된다. FMDV는 respiratory tract의 pharynx epithelial cell에 감염되며, lung epithelial cell에서 replication을 한다. 구제역바이러스는 감염율은 높지만 낮은 치사율을 가진다. 2002년 한국에서 구제역이 발병하여 많은 경제적 손실을 입었다. FMDV의 감염을 조절할 수 있는 조절방법이 없는 실정이며, 현재 많은 나라에서는 구제역바이러스의 감염을 막을 수 있는 효과적인 방법을 연구하고 있다. 본 보고서에서는 FMD에 대한 보다 효과적인 예방법인 DNA vaccine, edible vaccine, peptide vaccine에 대해 고찰하였다.
구제역(Foot-and-Mouth Disease: FMD)이란 소, 돼지, 양, 염소 등의 cloven-hoofed 동물에서 나타나는 바이러스성 질병으로 입, 코, 유두, 발굽 등에 수포가 형성되는 것이 특징이다. 일곱 가지 혈청형(O, A, C, Asia1, SAT1, SAT2 and SAT3)으로 분류되는 구제역바이러스(Foot-and-Mouth Disease Virus: FMDV)는 single stranded positive RNA virus로 nonenveloped capsid virus이다. Viral genome은 8.2 Kb로 하나의 ORF인 polyprotein으로 되어있으며, 크게 capsid protein coding region인 P1, replication related protein coding region인 P2, RNA dependent RNA polymerase coding region인 P3로 구성된다. FMDV는 respiratory tract의 pharynx epithelial cell에 감염되며, lung epithelial cell에서 replication을 한다. 구제역바이러스는 감염율은 높지만 낮은 치사율을 가진다. 2002년 한국에서 구제역이 발병하여 많은 경제적 손실을 입었다. FMDV의 감염을 조절할 수 있는 조절방법이 없는 실정이며, 현재 많은 나라에서는 구제역바이러스의 감염을 막을 수 있는 효과적인 방법을 연구하고 있다. 본 보고서에서는 FMD에 대한 보다 효과적인 예방법인 DNA vaccine, edible vaccine, peptide vaccine에 대해 고찰하였다.
Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious disease of mammals and has a great potential for causing severe economic loss in susceptible cloven-hoofed animals, such as cattle, pigs, sheep, goats and buffalo. FMDV, a member of the Aphthovirus genus in the Picornaviridae family, is a non-envel...
Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious disease of mammals and has a great potential for causing severe economic loss in susceptible cloven-hoofed animals, such as cattle, pigs, sheep, goats and buffalo. FMDV, a member of the Aphthovirus genus in the Picornaviridae family, is a non-enveloped icosahedral virus that contains a positive sense RNA of about 8.2 kb in size. The genome carries one open reading frame consisting of 3 regions: capsid protein coding region P1, replication related protein coding region P2, and RNA-dependent RNA polymerase coding region P3. FMDV infects pharynx epithelial cell in the respiratory tract and viral replication is active in lung epithelial cell. Morbidity is extremely high. A FMD outbreak in Korea in 2002 caused severe economic loss. Although intense research is undergoing to develop appropriate drugs to treat FMDV infection, there is no specific therapeutic for controlling FMDV infection. Moreover, there is an increasing demand for the development of vaccine strategies against FMDV infection in many countries. In this report, more effective prevention strategies against FMDV infection were reviewed.
Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious disease of mammals and has a great potential for causing severe economic loss in susceptible cloven-hoofed animals, such as cattle, pigs, sheep, goats and buffalo. FMDV, a member of the Aphthovirus genus in the Picornaviridae family, is a non-enveloped icosahedral virus that contains a positive sense RNA of about 8.2 kb in size. The genome carries one open reading frame consisting of 3 regions: capsid protein coding region P1, replication related protein coding region P2, and RNA-dependent RNA polymerase coding region P3. FMDV infects pharynx epithelial cell in the respiratory tract and viral replication is active in lung epithelial cell. Morbidity is extremely high. A FMD outbreak in Korea in 2002 caused severe economic loss. Although intense research is undergoing to develop appropriate drugs to treat FMDV infection, there is no specific therapeutic for controlling FMDV infection. Moreover, there is an increasing demand for the development of vaccine strategies against FMDV infection in many countries. In this report, more effective prevention strategies against FMDV infection were reviewed.
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문제 정의
따라서 이 논문에서는 FMDV에 관련된 여러 논문을 고찰함으로써 FMDV pathogenesis와 diagnosis를 소개하고 다양한 치료법과 예방법을 살펴보고 치료와 예방가능성에 대해 고찰하였다.
따라서 FMD에 대한 치료 및 그 예방에 관한 연구가 그 역사만큼이나 계속해서 활발히 진행되고 있으며, 그에 따라 여러 측면에서의 다양한 전략이 개발, 보고되어 있다. 이 section에서는 이미 살펴본 pathogenesis와 genome structure의 이해를 바탕으로 현재 보고된 다양한 therapeutic protection strategies를 DNA vaccine, Edible vaccine 과 기타 다른 전략 등으로 나누어 고찰 해보고자 한다.
가설 설정
이러한 RGD sequence의 host cellular receptor로서 알려진 것은 avp6, avpi, av(33의 integrin과 highly acidic materials인 HS(heparan sulfete) 등이 있다.17) Receptor] attachment된 FMDV는 receptor- mediate endocytosis를 통하여 세포질 내에 endosome을 형성한다. Endosome 내부의 pH가 떨어짐에 따라 viral capsid protein 중 하나인 VP4가 uncoating 되고, 그러한 conformational change 는 곧 viral genome을 cytosol내로 release 되도록 유도한다.
2~8일이 지나면 혀, 잇몸, 유두, 발굽 등에서 secondary vesicle이 형성되며 이에 따른 임상증상을 일으킨다. 22)Virus의배출은 임상증상이 일어나기 약 24시간 전에 시작하여 수일 간지 속된다. 감염동물의 aerosol에는 많은 바이러스가 함유되어 있으며 특히 돼지의 경우는 소보다 약 1,000배 정도의 바이러스를 더 많이 배출한다.
제안 방법
29) FMDV type 'O' vims를 formaldehyde나 binaryethyleneimine(BEI)S. inactivation 시킨 aluminum hydroxide gel 이나 adjuvant인 mineral oil에 섞어 준 후, inactivated vaccine을 양에 vaccination을 하였다. 그 결과 neutralizing antibody response가 생성됨이 확인되었다.
성능/효과
감염 발병한 동물은 많은 양의 바이러스를 체외로 배설하며 특히 호흡기로 배출된 바이러스는 최고 250km까지 공기로 전파를 일으킬 수 있다.1) FMDV는 호흡기, 소화기, 생식기를 통해 감염이 되는데, 소, 양, 염소 등은 호흡기감염이 잘 일어나고 돼지는 일반적으로 소화기감염을 일으킨다. 돼지는 일반적으로 고농도의 바이러스를 배출하기 때문에 구제역 바이러스의 아주 중요한 amplifying host로 간주되고 있으며, 소는 구제역 바이러스에 민감하므로 바이러스의 존재를 알 수 있는 indicator host로 인식되어있다.
한국에서는 지난 2000년 3월과 2002년 5-6월 사이에 구제역이 발생되어 큰 재산 피해를 입은 전례가 있다. 2002년 5월 2일부터 6월 23일 사이에 4개 시/군에서 총 16건이 발생하여 102 농가에서 약 16만두가 도살 및 매몰되었으며, 살처분 보상 및 오염물질 보상을 위한 피해액이 약 531억 원에 달했다. 2004년부터 현재까지 한국에서는 구제역이 발생은 되지 않았으나 중국에서 2005년 5월 일부 내륙지방 5개 농장에서 확인된 4천여 마리의 돼지가 폐사 되었다는 보고가 있다.
) route로 inoculation 시킨 결과, 감염성이 결여된 바이러스의 capsid에 대한 antibody가 생성됨이 확인되었다.32)이러한 vaccine 이 일반 vaccine과 다른 점은 total viral genome의 cDNA를 넣어 줌으로써 숙주세포 내에서 RNA를 형성하고 RNA replication에 의해 계속해서 genome을 얻을 수 있다는 것과 또한 viral capsid 자체가 생성되기 때문에 면역반응을 유도시킬 수 있다는 것이다.(1)
FMDV는 genome 중 VP1 의 coding region sequence에 따라 7 가지의 serotype(O, A, C, SAT1, SAT2, SAT3, Asia 1)으로 나눠지며, 80여종의 subtype로 분류된다.5) VP1이 host cell infectivity 및 그에 따르는 host range를 결정하는 capsid protein중 하나이므로 그 유전자 서열에 따라 serotype이 결정된다.
FMDV 01 type의 P12A3C3D coding sequence에 CMV promoter를 넣어 non-infectivity를 가진 비-이러스 capsid를 숙주동물 내에서 만들어지게 한 후, swine에 i.m. vaccination 시킨 후 protection여부를 알아본 결과 4마리 중 2마리에서 fully protection0] 나타났고, 위의 strategy에 GM-CSF(granulocytemacrophage colony stimulating fhctor)를 immune modulatore 서 같이 접종한 결과 neutralizing antibody response 정도가 증가되는 양상을 보였다.37) 이와 비슷한 방식으로 2B와 3D coding sequence의 upstream에 VP1의 200-213 residues, 143- 160 residues를 fhsion시켜 swine에 GM-CSF를 같이 i.
연구되었다. FMDV type A12를 total viral genome에서 VP1 region의 G- H loop에 존재하는 RGD motif coding region을 제거시키고 이 genome을 plasmid vector에 넣고 발현율의 강화를 위해 CMV early gene promoter를 사용하여 recombinant pWRMHX vaccine 을 만든 후 이것을 소와 돼지에 intradermal(i.d.), intramuscular (i.m.) route로 inoculation 시킨 결과, 감염성이 결여된 바이러스의 capsid에 대한 antibody가 생성됨이 확인되었다.32)이러한 vaccine 이 일반 vaccine과 다른 점은 total viral genome의 cDNA를 넣어 줌으로써 숙주세포 내에서 RNA를 형성하고 RNA replication에 의해 계속해서 genome을 얻을 수 있다는 것과 또한 viral capsid 자체가 생성되기 때문에 면역반응을 유도시킬 수 있다는 것이다.
후속연구
따라서 FMD의 효과적 예방은 매우 중요할 뿐만 아니라 그 치료를 위해 FMDV pathogenesis에 대한 충분한 이해와 연구를 통한 효과적 drug의 고안과 단계별 FMDV life cycle을 저지시킬 수 있는 전략이 필요하며, 현재 알려진 antigenic epitope이외에 더 강력한 epitope에 대한 연구가 요구 되어진다.
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