[논문]중합효소 연쇄반응 기반의 코로나-19 바이러스 검출법에 대한 국가별 목표 유전자 및 프로토콜 비교 연구

김진희

doi:10.5392/jkca.2021.21.01.465

중합효소 연쇄반응 기반의 코로나-19 바이러스 검출법에 대한 국가별 목표 유전자 및 프로토콜 비교 연구
Comparative Study of Target Genes and Protocols by Country for Detection of SARS-CoV-2 based on Polymerase Chain Reaction (PCR) 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.21 no.1, 2021년, pp.465 - 474

초록
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'심각한 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스 2(SARS-CoV-2)'에 의한 질병인 코로나-19는 2020년 3월 세계 보건기구에서 세계적인 전염병 대유행으로 선언되었고, 대부분의 나라에서 선별 및 확진을 위한 진단검사법으로 실시간 중합효소 연쇄반응 검사를 시행한다. 그러나 국가별 목표유전자 및 프로토콜이 다를 뿐만 아니라 진단결과의 판독절차도 다양해서 국가별로 확진자의 기준 역시 다르다. 이에 본 종설에서는 세계보건기구에서 고시한 국가별 목표유전자 및 검사기법, 진단기준을 비교하였고, 검사의 특이도와 민감도, 최소검출 한계, 양성 및 음성 대조군, 교차반응 후보군, 검체 대조군 설정 등의 특이사항도 함께 살펴보았다. 또한 각국의 검사기법과 한국의 검사기법의 특징을 고찰하였다. 마지막으로 향후 전세계가 '심각한 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스 2'에 대한 동일한 진단결과를 얻기 위하여 코로나-19 진단에 대한 표준화된 진단방법 및 결과판독 등을 제언하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Corona-19, a disease caused by 'Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2)', was declared a global pandemic by the World Health Organization (WHO) in March 2020, and a real-time polymerase chain reaction test is performed as a diagnostic test for screening and confirmation in most countries. However, not only the target genes and protocols differ by countries, but also the procedures for reading the diagnosis results are diverse, so the criteria for confirmed patients differ by country. Therefore, in this review, we discussed the target genes, test techniques, and diagnostic criteria for each country notified by WHO. And the specificity and sensitivity, limits of detection, positive and negative controls, false positive bacteria candidates, and specimens, and the specifics of the control setting were also described. In addition, the characteristics of Korea's test were compared to each country's one. Finally, in order to obtain the same diagnosis result for SARS-CoV-2 in the future, standardized diagnosis methods and result interpretations for Corona-19 diagnosis were proposed.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

SARS-CoV-2의 유전자 증폭검사에 대한 검사 프로토콜(protocol)을 지정한 국가는 총 7국가이며 각 나라의 목표 유전자는 모두 상이했다[표 1]. Ⅱ에서는 각 국가의 목표 유전자와 검사방법, 결과 판독을 비교하였다.
본 종설에서는 2020년 전세계를 강타한 코로나-19 의 원인인 SARS-CoV-2의 실시간 RT-PCR에서 목표 유전자 및 검사법, 판독 등을 비교하였다. 본 종설에서 제언할 사항은 아래와 같다.

대상 데이터

SARS-CoV-2의 유전자 증폭검사에 대한 검사 프로토콜(protocol)을 지정한 국가는 총 7국가이며 각 나라의 목표 유전자는 모두 상이했다[표 1]. Ⅱ에서는 각 국가의 목표 유전자와 검사방법, 결과 판독을 비교하였다.
태국 국립보건원 의과학부에서 2020년 1월 23일에 프로토콜을 공개했으며 목표 유전자는 N 유전자를 단독으로 사용했고, 해당 프라이머와 프로브 염기서열은 [표 9]에 정리하였다.
파리(Paris)에 있는 파스퇴르 연구소의 호흡기 바이러스 국가기준센터에서 2020년 1월 11일 목표유전자 (RdRp) 2곳(IP2 and IP4)을 설정하였는데, 유전체 번호 NC_004718 기준으로 IP2는 nt12621-12727, IP4는14010-14116에서 프라이머와 프로브를 제작하였다. 확진검사는 독일 사르테 프로토콜에서 E 유전자를 함께 사용했다.
홍콩대학교 리카싱 의과대학에서 확립한 프로토콜로, 목표 유전자는 선별용으로 Rrf1b 유전자를, 확진용으로 N 유전자를 사용했다. 각각의 프라이머와 프로브 염기서열은 [표 8]에 정리하였다.
파리(Paris)에 있는 파스퇴르 연구소의 호흡기 바이러스 국가기준센터에서 2020년 1월 11일 목표유전자 (RdRp) 2곳(IP2 and IP4)을 설정하였는데, 유전체 번호 NC_004718 기준으로 IP2는 nt12621-12727, IP4는14010-14116에서 프라이머와 프로브를 제작하였다. 확진검사는 독일 사르테 프로토콜에서 E 유전자를 함께 사용했다. 목표 유전자의 프라미어와 프로브 염기서열은 [표 3]에 정리하였다.

이론/모형

검사방법은 실시간(real time) 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcription polymerase chain reaction, 이하 RT-PCR)방법으로 바이러스 핵산을 이용하였다. 목표 유전자는 오픈 리딩 프레임 1ab(ORF1ab) 및 핵단백질(N) 유전자 영역에 프라이머와 프로브를 사용하였고 염기서열을 [표 2]와 같다.
4을 권고하였다. 기타 필요한 기기와 장비는 제조사와 제품명 등을 상세히 기술하였고, 시약 및 검체의 저장과 운용, 안정성에 대한 규정은 미국 민간 표준 연구소(Clinical Laboratory Standard Institute, CLSI) 가이드라인 중에서 MM13-A에 준용하도록 하였다. 그리고 검사자의 안전규칙과 및 검사표준운영절차에 대해 함께 명시하였다[그림 3].
도쿄에 위치한 국립전염병센터 바이러스분과에서 확립한 분석법이며, 여타 국가와 다르게 비특이적 증폭을 최소화하기 위해 nested PCR 후 염기서열분석법과 실시간 RT-PCR을 병용하여 진단했다. Nested PCR의 경우, 오픈 리딩 프레임1ab(ORF1ab) 및 표면돌기 단백질(S)을 목표유전자로 사용했고, 실시간 RT-PCR에서는 핵 단백질(N) 유전자을 사용했다.
미국 CDC의 바이러스 질병부서와 국립면역 및 호흡기질 환국에서 2020년 3월 15일 발효한 검사법인 CDC-006-00019 기준으로 조사하였다. 목표 유전자는 N 유전자로 3개의 위치를 선정하여 2개의 프라이머와 프로브를 제작하였고, 대조군 유전자로 RNase P(이하 RP, 모든 사람은 세포 당 2카피를 가지고 있음)를 선정하여 프라이머와 프로브에 포함시켰다.

후속연구

뿐만 아니라 검사 결과에 대한 질관리에 대한 기준도 마련되어야 한다. 둘째, 검체 수집부터 시약의 성능시험과 임상적 성능시험, 표준물질 및 검체보관 등에 대한 상세사항도 함께 기준점을 마련하여 관리할 필요가 있다. 셋째, SARS-CoV-2 에 대한 인종별 발현차이 연구 등을 통해 코로나-19 대응 경험을 바탕으로 바이러스 정보 공유에 필요한 체계구축이 필요하다.
둘째, 검체 수집부터 시약의 성능시험과 임상적 성능시험, 표준물질 및 검체보관 등에 대한 상세사항도 함께 기준점을 마련하여 관리할 필요가 있다. 셋째, SARS-CoV-2 에 대한 인종별 발현차이 연구 등을 통해 코로나-19 대응 경험을 바탕으로 바이러스 정보 공유에 필요한 체계구축이 필요하다.
첫째, 국제규격에 맞는 SARS-CoV-2 목표유전자 설정 및 표준운영절차가 필요하다. 뿐만 아니라 검사 결과에 대한 질관리에 대한 기준도 마련되어야 한다.

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질병관리본부 감염병분석센터, 코로나바이러스감염증-19 검사실 진단 지침, 2020.02.21.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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