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문제 정의
- 이상과 같이 어류양식은 사람과 동물의 주요 단백질 자원을 제공해주는 경제적으로 주요한 사업이므로 프리온 병원체에 의한 양식어류의 오염가능성, 또는 양식어류의 프리온 질환 발병가능성에 대한 기초연구는 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 프리온질환의 특성과 최근까지 발표된 어류 프리온 단백질(prion protein, PrP)의 동정 및 질병발병 가능성에 대한 국제적인 연구동향을 고찰함으로써 향후 연구방향에 대한 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- , 2008)에서는 무지개송어를 이용하여 경구투여 이후 프리온 병원체가 얼마나 오랫동안 위장관에 머무는가가 조사되었다. 앞의 연구와 마찬가지로 139A strain의 프리온 병원체를 강제 경구투여하고 일정기간 별로 위장관을 채취하여 PrPSc의 유무를 면역조직화학적 방법을 분석하였다. 투여 이후 15일까지 관찰한 결과, PrPSc는 장점막에 흡수되고 이후 유문수에는 3일까지, 장말단부에는 7일까지 위장관에 남아있었다.
- 포유류가 아닌 어류에 PrP와 유사한 단백질이 존재한다는 것은 어류에서 어떤 특정한 기본적인 역할을 할 것임을 의미한다. 어류 PrP의 생리학적 기능에 관해서는 zebrafish를 이용하여 유전자를 제거하는 방법을 적용하여 연구되었다. Zebrafish (D.
이론/모형
- 따라서 잠재적인 어류 프리온 병원체의 보다 정확한 검출을 위해서 몇 가지의 다른 실험방법을 이용해 볼 수 있을 것이다. (1) 어류 PrP를 발현하는 형질전환 마우스(transgenic mouse)를 이용한 bioassay; (2) 다양한 종류의 prion strains에 감수성이 있는 동물인 bank voles을 이용한 bioassay (Watts at al., 2014); (3) PrPSc를 in vitro에서 증폭하는 기법인 protein misfolding cyclic amplification (PMCA) 방법을 이용하고, 기질로써 어류의 뇌균질물을 사용하여 어류 프리온 병원체의 증폭하여 검출(Castilla et al., 2005, Saborio et al., 2001); (4) 어류 recombinant PrP를 기질로 하여 in vitro에서 PrPSc를 증폭하는 recombinant PMCA (rPMCA) 방법의 적용(Atarashi et al., 2007; Kim et al., 2010); (5) 어류 recombinant PrP를 기질로 해서 in vitro에서 PrPSc를 증폭하고 실시간으로 검출하는 방법인 real-time quaking-induced conversion (RT-QUIC)을 적용(Atarashi et al., 2011); (6) PrPSc 검출을 위한 단백질분해효소 처리과정을 포함하지 않는 초고감도 검출법인 surround optical fiber immunoassay (SOFIA)의 적용(Chang et al., 2009) 등을 들 수 있다. 이상과 같이 고감도의 증폭, 검출 방법들을 어류 프리온 병원체에 맞게 특이적으로 이용함으로써 어류로의 전염 가능성에 대한 보다 정확한 진단 및 연구가 가능할 것으로 판단된다.
- 어류에 대한 프리온 전염 실험에서 어류 프리온 병원체 및 감염력을 검출하기 위해서 mouse bioassay를 이용하였다. 이러한 bioassay에서도 어류와 마우스 사이의 또 다른 종간의 장벽이 있을 수 있고, 이는 분석의 감도를 저해시키는 요인이 될 수 있다.
성능/효과
- mykiss)와 대문짝 넙치(turbot, Scophthalmus maximus)를 대상으로 프리온 병원체 139A strain을 경구 및 비경구적으로 투여하고 일정 기간 이후 어류의 조직을 채취하여 그 조직의 프리온 감염력의 유무를 mouse bioassay를 통해 조사하였다. 경구적으로 강제 투여된 프리온 병원체는, 주입 이후 1, 15, 60, 90일째에 어류의 각 조직에 남아있는 감염력은 전반적으로 없었지만, 투여 후 1일째에 채취한 무지개송어의 장조직을 접종한 마우스의 뇌조직에서 PrPSc 및 해면상 병변이 관찰되었다. 접종 마우스는 임상증상을 나타내지는 않았지만, 이러한 결과는 송어의 장에 소량의 잔여 감염력이 남아있음을 의미한다.
- 이상의 결과에서, 다양한 양식어류들이 포유류-유래 프리온 병원체에 노출되었을 때 뚜렷한 임상증상을 나타내거나, 또는 어류의 조직에 프리온 감염력을 가지고 있는 경우는 없었다. 그러나 일부 마우스의 뇌조직에서 PrPSc가 검출되었고, 또한 투여된 PrPSc 는 장점막에 결합하여 일정 기간 동안 위장관에 남아있을 수 있음이 확인되었다. 또한 BSE 병원체 투여에 의해 어류의 뇌조직에 광범위한 PrP plaque-like 침착물이 축적되는 것이 관찰되었고 이는 프리온질환의 병리학적 특성과 유사하다.
- 포유류에서 어류로의 프리온 전염은 일어나지 않을 것으로 생각되고 있다(European Food Safety Authority, 2007). 그러나, 이상의 연구결과들에서 실제 어류의 프리온 병원체의 존재는 확인되지 않았지만, 어류와 포유류 사이의 프리온 전염이 일어날 가능성을 완전히 배제할 수는 없음을 보여주고 있다.
- 또한 C-말단의 구상(globular) 형태는 포유류 PrPC와 마찬가지로 α-helix 및 β-sheet를 이루고 있는 것과 나타났다.
- 또한 비록 장벽을 통과하는 흡수는 없었지만, 어류의 장점막면에 PrPSc가 특이적으로 결합한다는 것이 in vitro 실험에서 확인되었다. 또한 비경구적인 경로로 투여한 실험에서는, 프리온 병원체를 투여 이후 15일 및 90일째에 어류의 비장 및 뇌조직을 채취하여 마우스에 접종한 결과 임상증상은 관찰되지 않았지만 일부 마우스에서 뇌에 PrPSc 가 검출되었다. 이후 연구(Dalla Valle et al.
- 접종 마우스는 임상증상을 나타내지는 않았지만, 이러한 결과는 송어의 장에 소량의 잔여 감염력이 남아있음을 의미한다. 또한 비록 장벽을 통과하는 흡수는 없었지만, 어류의 장점막면에 PrPSc가 특이적으로 결합한다는 것이 in vitro 실험에서 확인되었다. 또한 비경구적인 경로로 투여한 실험에서는, 프리온 병원체를 투여 이후 15일 및 90일째에 어류의 비장 및 뇌조직을 채취하여 마우스에 접종한 결과 임상증상은 관찰되지 않았지만 일부 마우스에서 뇌에 PrPSc 가 검출되었다.
- 이들 경골어류에서 두 개의 PrP ortholog (동종유전자)인 PrP-1과 PrP-2가 동정되었다. 비록 포유류 PrPC와 비교하여 단백질의 분자량은 크고 아미노산서열의 상동성(homology)은 ~30%로 낮은 것으로 확인되었지만, PrPC 의 여러 가지 특성, 즉 N-말단의 연속적인 반복아미노산서열 (tandem peptide repeat) 영역, 중간 부분의 소수성 영역, 그리고 C-말단의 disulfide 결합과 같은 특성을 보유하고 있었다. 또한 C-말단의 구상(globular) 형태는 포유류 PrPC와 마찬가지로 α-helix 및 β-sheet를 이루고 있는 것과 나타났다.
- 이상의 결과에서, 다양한 양식어류들이 포유류-유래 프리온 병원체에 노출되었을 때 뚜렷한 임상증상을 나타내거나, 또는 어류의 조직에 프리온 감염력을 가지고 있는 경우는 없었다. 그러나 일부 마우스의 뇌조직에서 PrPSc가 검출되었고, 또한 투여된 PrPSc 는 장점막에 결합하여 일정 기간 동안 위장관에 남아있을 수 있음이 확인되었다.
후속연구
- 우리 나라에서는 아직까지 BSE가 발생된 적이 없다. 그래서 광우병의 위험으로부터 상대적으로 안전하다고 할 수 있지만 향후 있을 수 있는 발생에 대한 예찰 및 감시를 계속 유지해 나가야 할 것이다. 또한 국내 양식산업의 사료에 대한 소의 부산물 사용에 대한 기초자료 확보를 위한 조사연구도 필요할 것으로 판단된다.
- 그래서 광우병의 위험으로부터 상대적으로 안전하다고 할 수 있지만 향후 있을 수 있는 발생에 대한 예찰 및 감시를 계속 유지해 나가야 할 것이다. 또한 국내 양식산업의 사료에 대한 소의 부산물 사용에 대한 기초자료 확보를 위한 조사연구도 필요할 것으로 판단된다. 우리들의 식품안전성 확보와 양식 및 수산업의 지속적인 발전을 위해서 프리온질환 및 어류관련성에 대한 다양한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 이러한 병원체가 실제 사람이나 동물에 어떠한 영향을 미치는가에 대해서는 알려진 것이 없다. 어류에 대한 전염연구는 아직까지 초기 단계이고, 보다 다양하고 특이적인 분석법을 이용한 연구들이 필요할 것으로 판단된다. 우리 나라에서는 아직까지 BSE가 발생된 적이 없다.
- 또한 국내 양식산업의 사료에 대한 소의 부산물 사용에 대한 기초자료 확보를 위한 조사연구도 필요할 것으로 판단된다. 우리들의 식품안전성 확보와 양식 및 수산업의 지속적인 발전을 위해서 프리온질환 및 어류관련성에 대한 다양한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- , 2008) 등이 있다. 이러한 PrPC의 잠재적인 역할들의 in vivo에서의 관련성은 이후 연구에서 규명되어야 할 것이다.
- , 2009) 등을 들 수 있다. 이상과 같이 고감도의 증폭, 검출 방법들을 어류 프리온 병원체에 맞게 특이적으로 이용함으로써 어류로의 전염 가능성에 대한 보다 정확한 진단 및 연구가 가능할 것으로 판단된다.
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