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돼지생식기호흡기증후군

[기고] 美 33년 만에 본 최악의 PRRS 바이러스 'RFLP 1-4-4'

미국에서 나타난 새로운 고병원성 PRRS 바이러스의 등장: PRRS type 2, RFLP 1-4-4, Lineage1C
오유식 박사(한국베링거인겔하임동물약품 테크니컬매니저/yusik.oh@boehringer-ingelheim.com)

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돼지생식기호흡기증후군(PRRS)

돼지생식기호흡기증후군(PRRS)을 일으키는 PRRS 바이러스는 단일 가닥의 양성 RNA 바이러스입니다. 최근의 Covid-19 바이러스처럼 RNA 바이러스는 높은 변이율이 가장 큰 특징입니다.

 

 

PRRS 바이러스는 유럽형(type1)과 북미형(type2)으로 크게 나눠집니다. 북미형은 9개의 lineage(계통)로 분류하고 유럽형은 4개의 subtype(아형)으로 분류하는데 각각의 바이러스의 변이가 빠르게 진행되어 새로운 변이주의 출현이 빈번하게 일어납니다. 이러한 변이주는 간단하게 유전자 몇 개가 변이하는 것부터 바이러스의 병원성과 면역원성이 변하는 경우도 자주 일어납니다. 따라서 PRRS는 양돈산업에서 가장 커다란 손실을 야기하는 질병이며 아직도 완전한 해결책은 없는 것이 현실입니다.

 

얼마 전까지 중국에서 고병원성 PRRS(HP PRRS)의 발생, 북미지역의 MN-184 혹은 NADC-30 유사 바이러스 그리고 유럽형 고병원성 PRRS 바이러스인 Lena 바이러스의 출현은 양돈산업에 커다란 위협이 되고 있습니다. 최근에 미국 중서부에 새로운 고병원성 PRRS 바이러스가 출현하여 문제가 되고 있어 양돈 전문뉴스와 학회에서 발표된 자료를 토대로 관심있는 분들께 정보를 제공해드리고자 이글을 작성하였습니다.

 

새로운 PRRS 바이러스의 등장: PRRS type 2, RFLP 1-4-4, Lineage1C

바이러스 변이주와 관련하여서 올해 본격적으로 미국 중서부 지역의 양돈장에서 새로운 고병원성의 PRRS 바이러스 RFLP 1-4-4/계통 1c 발생이 보고되었습니다. 최초 보고는 2020년 후반에 시작되었습니다.

 

이 바이러스는 최초 10마리 정도의 모돈에서 식불 증상이 발견되다가 며칠 이내에 100여 마리로 증상이 확대되면서 유산이 발생하며, 모돈까지 폐사되는 양상을 보였습니다. 자돈들은 물과 사료의 섭취가 극적으로 줄어들고 호흡곤란의 증상을 보였으며 예방 접종을 한 돼지에서도 폐사율이 25% 이상 올라갔습니다.

 

이 사례는 미네소타 대학의 돼지 질병 병리학자인 Stephanie Rossow가 발표한 내용으로 그는 "33년 만에 본 최악의 PRRS"라고 말했습니다.

 

미네소타 주의 유명한 양돈전문동물병원인 “돼지 수의사 센터(Swine Vet Center)”의 대표 수의사인 Paul Yeske에 따르면, 이 새로운 변이가 이전보다 훨씬 더 병원성이 높으며 돼지가 이전에 바이러스에 노출된 적이 있거나 예방백신 접종을 하더라도 높은 혈중 바이러스 농도를 보였다고 하였습니다.

 

대부분의 발병 사례는 돼지가 새로운 지역으로 이동할 때 발생하였고 특히, 자돈에서의 폐사율은 50%에서 80%에 육박하였습니다. 높은 폐사율은 바이러스의 감염 후에 일어난 세균성 2차 감염에 기인한 것이었습니다. 변이주 바이러스가 농장의 돼지 돈군에 전파하는 데에 2~3주가 걸리고, 그 이후에는 돈군에서 안정되어 가는 것으로 보이지만 감염되었던 모돈은 이후 분만두수가 4-5마리 밖에 되지 않았으며 많은 미라화 자돈수를 보였습니다.

 

바이러스 감염에 대한 현미경학적 소견은 주로 감염된 돼지의 흉선과 림프절에서 조직과 세포의 괴사와 함께 심각한 폐병변을 초래하였습니다. 흉선과 림프절은 돼지의 면역반응에 매우 중요한 기능을 하므로 바이러스 감염 후 다른 병원체에 대한 방어력이 매우 낮아집니다. 특이하게 PRRS 1-4-4 계통 1c에 감염된 돼지에서 일관되게 바이러스성 심근염이 관찰되었으며 변이주의 고유한 특성으로 보여집니다. 일반적인 PRRS 바이러스와는 다른 심각한 바이러스 변이주라는 근거 중에 하나가 되겠습니다.

 

PRRSV 1-4-4, L1c 변이주 감지

미국의 돼지 질병 보고 시스템을 통해서 2020년 10월 말과 11월 초에 수의 진단 실험실에 의뢰된 샘플의 데이터를 분석한 결과 RFLP 1-4-4로 분류된 변이주 PRRS 사례가 미네소타와 아이오와주에서 크게 증가하였습니다. Restriction fragment length polymorphism(RFLP)은 백신 균주와 야외 바이러스를 구별하기 위해 1998년 미국에 도입된 것으로 PRRS 바이러스 유전자를 특정 유전자 제한효소를 이용하여 잘려진 가닥의 수를 숫자로 표현한 것으로 바이러스의 변이를 감지하는 스크리닝 도구로 미국에서 특히 활용되고 있습니다.

 

PRRSV 1-4-4는 이번에 최초로 나타난 것은 아니고 2006년부터 소수 발생되어 왔습니다. 하지만 2020년 말 아이오와와 미네소타의 PRRS 바이러스 유전자 분석자료를 살펴보면 바이러스의 변화가 확인되었습니다. 미네소타 대학의 연구자들은 돼지 건강 모니터링 프로젝트(Morrison Swine Health Monitoring Project, MSHMP) 데이터를 활용하여 2020년 말부터 매우 치명적인 PRRS 변이주에 대한 보고가 많았다는 것을 발견했습니다. 이러한 변이주의 ORF5 유전자를 분석하여 기존의 바이러스 자료와 비교분석을 실시하였습니다.

 

미네소타 대학교 공중 보건 및 역학 연구원인 Mariana Kikuti는 2021년 1월 중순까지 60개의 다른 농장에서 나온 72개의 PRRS 바이러스 염기 서열을 분석하였습니다. 60개 농장 중 45개는 960~8000마리 규모의 양돈장이였고 11개는 모돈 750~4000두 규모의 양돈장이 포함된 숫자입니다. 획득한 72개의 PRRS 시퀀스 중 1개는 2018년(RFLP 1-4-3으로 분류됨), 67개는 2020년(모두 RFLP 1-4-4, 대부분은 2020년 10월에서 12월에 발생), 4개는 날짜 확인이 불가능(모두 RFLP 1-4-4)하였습니다. 이 사례는 인근 지역에서 3개월 이내의 비슷한 시기에 발생하였으며 90%는 반경 50마일 이내에서 발생했습니다. 중요한 점은 한 농장이 아닌 지역의 여러 농장에서 발생하였다는 점입니다. 또 다른 핵심 요점은 ORF5 부분의 유전자 분석 결과 72건 모두가 99% 이상의 유사성을 보이는 1C 계통 내 단일 계통군에 속했으며, 대부분이 RFLP 유형 1-4-4로 분류되었다는 것입니다. 따라서 이것은 계통 1C가 최근 유행하는 PRRSV 계통이라는 것을 입증하였습니다.

 

 

[그림 2]에서처럼 2020년 10월에서 12월 사이의 발생 이후 그 다음 몇 달 동안은 발생 사례가 감소하였습니다. 그러나 2021년 4월경부터 두 번째 발생의 증가가 관찰되어 2021년 5월에 정점을 찍었습니다. 이 두 번째 발생 증가는 2020년 가을·겨울 동안의 발생 케이스 숫자를 훨씬 능가하였습니다. 주로 돼지 사육밀도가 높은 미네소타, 아이오와, 사우스다코다, 위스콘신 지역에서 발견되었습니다. 점점 더 넓은 지역으로 퍼져 나가는 양상입니다. 개인적으로는 PRRS 질병의 발생 케이스가 급격하기 증가하기 시작하는 10월과 11월경에 3차 발생 증가 사례가 반드시 나타날 것으로 예측되어집니다.

 

 

1c 계통 내에서 또 다른 새로운 변이가 출현하는지를 평가하기 위해서 ORF5의 유전자 지도(그림3-A)와 16개의 분리주의 전체 유전자 분석 지도(그림3-B)를 보면 2018년 이후로 이 계통내에서 이전의 다른 조상 바이러스가 발견되지 않았기 때문에 1C 계통 내에서 1-4-4 PRRS 바이러스는 새로운 바이러스 변이주라는 것을 증명할 수 있습니다. 또한 ORF5 및 전체 유전자 지도를 보면 이 유전자 클러스터에서 매우 유사한 하위 분지 그룹을 발견할 수 있는데 이것은 1C 계통의 바이러스가 기본적인 유전자 형태는 동일하게 유지한다는 것을 시사합니다.

 

이제까지 새로운 변이주 바이러스의 계통에 대해서 이야기하였습니다. PRRS 바이러스의 계통을 이야기하면서 미국에서 많이 사용하고 있는 RFLP 분류법은 바이러스의 계통을 분석하는 데에는 완벽한 방법이 아니므로 변이주를 확인하기 위해서는 반드시 유전자 분석(Sequencing)을 실시하여야 합니다.

 

질병 차단 및 조기 발견을 위한 감시 및 차단방역 강화

PRRSV 1-4-4 L1C 변이주가 미네소타와 아이오와의 양돈장에 침투했지만, 여기서 멈추지 않을 수 있습니다. 바이러스의 주요 이동 수단은 돼지이므로 돈군 모니터링과 조기 발견이 매우 중요합니다. 바이러스의 진단도 중요하지만, 농장에서 돼지의 임상증상 관찰과 폐사율, 유산비율, 생산성적 등을 모니터링하는 것이 조기 발견에는 더 중요합니다.

 

아래 3가지 기본 사항을 매일 모니터링하면 질병의 전파 유무를 조기에 발견할 수 있습니다. ①사료 섭취량에 변화가 없는지, 모돈이 사료를 남기지는 않는지 확인이 필요합니다. ②돼지의 음수량의 급격한 감소는 PRRS의 감염 초기 증상 중 하나입니다. 마지막으로 ③기침과 같은 호흡기 증상이 있는지 관찰한다면 질병을 조기에 발견할 수 있습니다.

 

PRRSV 1-4-4 L1c 변이주에 대한 경험이 아직 충분하지 않아 그 병원성과 돼지에서 얼마나 오랜 기간동안 유행할지 알 수 없습니다. 따라서 농장은 차단방역을 더욱 강화해야 합니다. 이전의 실패 사례를 토대로 차단방역 프로토콜을 재검토하고 개선해야합니다. 농장 내부에서는 작업자와 돼지, 기구 등의 이동을 최소화하고 겹치지 않게 해야 합니다. 농장의 청정구역과 오염구역을 명확하게 구획하고 외부에서 들어오는 돼지, 사람, 물품, 차량에 대해 정확한 차단방역 지침이 있어야 합니다.

 

참고자료

Paul Sundberg. SHIC Offers Resources on PRRS 1-4-4 lineage 1c Outbreaks. AASV February 17, 2021

SHIC/AASV PRRS 1-4-4 LINEAGE 1C WEBINAR

New PRRS 1-4-4 L1C variant presents dramatic symptoms, quick spread. The pig site. March 31, 2021

Emergent Lineage 1C RFLP 1-4-4 PRRS virus in the U.S. National hog farmer. Aug 10, 2021

Mariana Kikuti et al., Newly emerging PRRSV Lineage 1C variant nomenclature. SHIC report

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