[논문]전장 변환 전기영동법의 이해와 식중독균 추적에서 활용

이나리

문제 정의

반면에 단점으로는 시간과 비용이 많이들고 숙련된 검사자만이 표준화된 결과를 도출하며 해석이 판독자에 따라 다르게 나타날 수있고 역학적 연관성에 대한 해석의 차이를 보일 수 있다. 본 총설에서는 PFGE의 종류와 원리 및 실험 방법을 간단히 요약하고 실제 적용될 수 있는 분야와 식중독 추적에서의 활용사례를 살펴보고자 한다.
이것은 흔히 사용하지 않는 제한효소를 이용하여 sample의 subspecies(아종)에만 나타나는 독특한전기영동 젤 패턴이 나오는지 여부를 통해 알아내게 된다. PFGE 방법은 아종간을 구별하는실험에서 계통학적 방법과 southern blotting 방법을 이용한 실험 방법보다 훨씬 더 효과적인방법이다.

제안 방법

PFGE 지문 검사법이 수행되었고 환자들과사과 쥬스에서 분리된 대장균이 같은 균주임을증명하여 전국에 공급된 쥬스를 리콜하였다. 1997년 콜로라도 주에서 발생한 식중독균 환자 14명이 하나의 군(cluster)임을 PFGE 타이핑으로 확인하였는데 같은 시기에 미 농무부에서타이핑한 환자의 패턴과 일치하였다.
2-D Pulsed Field Gel Electrophoresis 방법에 의한 제한효소지도는 고해상도의 지도를 만들 수 있다. 손상되지 않은 염색체 DNA를 PFGE를 이용하여 전기영동 실험한 후에 sample lane을 젤에서 잘라 제한효소로 처리한 후 새로운 젤에 수평으로 이 젤 lane을 놓고 전기영동 실험을 하게 된다. 이와 같은 2-dimensional PFGE gele 게놈안에서의 물리적 거리와 유전의 비율 등을 좀더 정확하게 계산할 수 있게 한다.
전기영동이 끝나면 EtBr로 젤을 염색하여 관찰 및 밴드 패던을 소프트웨어를 사용하여 분석하여 타 실험 결과와 비교하여 정보를 교환한다. PFGE 분석 방법은 여러 유전자형을 가지는미생물의 분석에 용이하게 사용이 가능하여 유전자형별 분류를 통해 전염병이나 식중독 발생시 역학조사를 과학적으로 접근 가능하게 한다.
처음 매사추세츠, 미네소타, 워싱턴, 텍사스를 식품 매개 세균성 질환의 감시체계로 네트워크를 구축하였고 이후 표준화된 PFGE typing 기법과 패턴 분석 기술이 인근 실험실로이전됨으로써 균들에 대한 PFGE 패턴 데이터베이스가 실험실간 공유되었다. 미국에서는 PulseNet 이외에 식품매개질환 감시체계인 FoodNet도 구축되었다.

성능/효과

1997년 콜로라도 주에서 발생한 식중독균 환자 14명이 하나의 군(cluster)임을 PFGE 타이핑으로 확인하였는데 같은 시기에 미 농무부에서타이핑한 환자의 패턴과 일치하였다. 또한 그환자가 섭취한 고기에 대한 PFGE에 의한 지문분석 결과 환자의 PFGE 패턴과 일치함을 확인하고 이 집단 감염패턴을 PulseNet 사이트에 올려 최근 분리된 균주의 PFGE 패턴과 비교분석하여 켄터키 주에서 발생한 식중독균과 일치하여 전 국가적 발병을 막을 수 있었다.

후속연구

그 외에도 PFGE 기법은 genomic DNA와 같은 아주 큰 크기의 DNA를 크기별로 구분 가능케 하고, 특히 DNA 손상과 복귀 측정에 아주 유용하며, PFGE를 여러 분야에 적용함으로과거에는 알 수 없었던 DNA 분석과 관련된 여러 연구 분야의 범위를 넓히는 계기가 되리라 생각한다.
분석을 하여 오염 경로를 정확히 추적할 수 있을 것이다. 나아가 수입식품, 국내 유통 식품의 안전관리에 활용하여원산지에서 오염된 것인지 혹은 저장, 유통중에오염된 것인지에 대한 정확한 정보를 제공해줄 것으로 사료되며 궁극적으로 식중독 발생균에 대한 정보를 사전에 밝혀냄으로써 식중독예방 및 저감화에 기여할 수 있을 것이다.
식중독 발생 시 비교.분석을 하여 오염 경로를 정확히 추적할 수 있을 것이다. 나아가 수입식품, 국내 유통 식품의 안전관리에 활용하여원산지에서 오염된 것인지 혹은 저장, 유통중에오염된 것인지에 대한 정확한 정보를 제공해줄 것으로 사료되며 궁극적으로 식중독 발생균에 대한 정보를 사전에 밝혀냄으로써 식중독예방 및 저감화에 기여할 수 있을 것이다.
큰 크기의 DNA 가 분리 가능한 이유는 CHEF system에는 24개의 전극을 가지고 각 전극마다의 전압을 조절할 수 있는 PACE(programmable autonomously controlled electrodes) 기술을 가지고 있어 이를이용하여 젤에 주어지는 전기장의 각도를 사용자가 지정하여 다양하게 줄 수 있기 때문이다. 이 시스템에서는 100 bp에서 6 Mb의 DNA를 분리할 수 있으며 이 장치로 전기영동시 펄스가가해지는 방향의 각도를 변화시킬 수 있기 때문에 염색체 RFLP 분석, 유전자 지도 작성 및유전자 library 검색, population 분석 등 다양한분야에 적용 할 수 있다.

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