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1. PRRSV-2 바이러스 및 모니터링 결과

돼지생식기호흡기증후군바이러스(PRRSV)는 ‘European genotype(유럽형) Type-1’, ‘North American genotype(북미형) Type-2’ 등 두 가지 genotype으로 표기되어 사용되었으나, 2021년 국제바이러스분류위원회(ICTV 2021)에서 각각 Betaarterivirus suid 1(약어 : PRRSV-1, prototype strain Lelystad), Betaarterivirus suid 2(약어 : PRRSV-2, prototype strain VR-2332) Species로 분류되었다.

PRRS바이러스의 외피 단백질 중 Virus 입자 조립(Assembly), 감염(Infectivity)에 관여하며 유전적으로 변이가 가장 심한 ORF5 단백질을 계통발생학적으로 분석(Phylogenetic analysis)하여 PRRSV-1은 4개의 Subtype(SubtypeⅠ~Subtype Ⅳ), PRRSV-2는 9개의 Lineage(Lineage 1~Lineage 9)로 분류되며, 이들은 Subgroup과 Sublineage로 세분화된다.

2023년 414개 농장의 PRRSV 검사결과 329개 농가(79.5%)에서 PRRS 항원을 확인하였으며, 양성농장 중 PRRSV-1 검출 농가 14.3%, PRRSV-2 검출 농가 30.9%, PRRSV-1과 PRRSV-2 모두 검출된 농가는 34.3%였다(그림 1A, 1B).

국내에서 발생하는 PRRSV-1은 Subtype 1에 속하며 세부적으로 Subgroup A(sub 1A), Subgroup B(sub 1B), Subgroup C(sub 1C)로 분류한다.

이 중 Subtype 1A는 국내 분리주들이 속한 그룹이고 Subtype 1C는 국내 사용 중인 두 개의 유럽형 생백신의 백신 변이주가 속한 그룹으로, 2023년 Subtype 1A가 84.2%로 대부분을 차지하였다.

PRRSV-2는 생백신 변이주 그룹인 Lineage 5, Lineage 8, Lineage 7 그리고 야외주인 Lineage 1 및 백신 변이주와 야외주와의 재조합 등으로 Lineage 1~9에 속하지 않는 Lineage kor A(LKA), Lineage kor B(LKB), Lineage kor C(LKC) 등이 모두 유행하고 있다.

2023년 모니터링 결과 Lineage 1(47%), LKC(30%), Lineage 5(11%)로 Lineage 1이 가장 많이 검출되었다(그림 2). Lineage 1은 NADC30-like 및 NADC34-like 등이 포함되는 그룹이다.

NADC30-like(중국 표기 : Sublineage 1.8)의 특징은 2008년 미국에서 처음 보고된 후 2015년부터 중국에 이어 한국에서도 발생하고 있으며 병원성은 약하지만 재조합이 빈번하게 일어난다.

NADC34-like(중국 표기 : Sublineage 1.5)는 2013년 미국에서 확인됐으며 모돈 유산과 신생자돈의 폐사가 특징이다. 중국(2017년), 페루(2019년) 및 한국에서도 2022년부터 모돈 유산, 폐사로 인한 피해가 보고되고 있다.

2. PRRSV-2 NADC34-like 바이러스의 특징

PRRSV-2 Lineage 1에 속하는 NADC34-like의 첫 번째 특징은 NSP2(Non Structural Protein 2) 부위 100개의 아미노산 결손(100 amino acid continuous deletion)이다.

NSP2 부위는 ORF5와 함께 PRRSV 유전체에서 가장 변이가 심하여 PRRSV 진화, 유전적 변이 등을 분석하는 부위로 분리주에 따라 독특한 결손(Deletions)과 삽입(Insertions) 양상을 나타낸다.

NADC30-like strains은 NSP2 부위 111+1+19 아미노산의 비연속적인 결손(Discontinuous deletions)이 관찰되는 반면, NADC34-like strains은 100개 아미노산이 연속적으로 결손되는 양상을 나타낸다.

이에 따라 NSP2 부위의 결손 현상은 분리주의 Genetic marker가 될 수 있다.

두 번째 특징은 빈번한 재조합의 발생이다.

중국 논문에 따르면, NADC34-like 바이러스는 이미 중국에서 유행하는 Lineage 1(NADC30-like), Lineage 5(백신 변이주), Lineage 3(QYYZ-like) 및 Lineage 8(JXA1-like) 등과 재조합되어 모돈과 자돈에서 다양한 병원성을 나타내는 동시에 빠르게 확산되고 있다(NADC34-like 모니터링 결과 2017년 3%, 2020년 11.5%, 2021년 28.6%).

2023년 11월 중국(베이징)에서 세계동물보건기구(WOAH) 주관으로 양돈장에 지속적인 피해를 주고 있는 ‘PRRS 및 기타 돼지질병(PED, Pseudorabies 등)의 국가별 발생상황과 통제 워크숍’에서 중국 PRRS 표준연구실 발표 결과를 보면 1995년 첫 발생(Lineage 8) 이후 2006년 양돈산업에 엄청난 피해를 입힌 HP-PRRSV(Lineage 8)에서, 2017년 중국 내 NADC34-like 첫 발생 이후 2022년 NADC30-like와 NADC34-like가 포함된 Lineage 1의 발병이 61%로 최근 발생의 트렌드가 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

세 번째 특징은 재조합 발생과 함께 모돈과 자돈에서 다양한 병원성을 보인다는 것이다.

NADC34-like 바이러스는 분리주에 따라 모돈에서 높은 유산(10~30%) 및 이유자돈 폐사(10~80%) 등 높은 병원성을 나타내는 분리주(IA/2014/NADC34, IA/2013/ISU-1, IA/2014/ISU-5)와 자돈에서 약한 병원성을 보이는 NADC34-like 분리주(HLJDZD32-1901)도 존재한다.

NADC34-like와 QYYZ-like와의 재조합으로 높은 병원성을 보인 반면, NADC30-like와의 재조합으로 자돈 병원성 실험에서 폐사를 일으키지 않고 병원성이 약한 증상만을 보인 실험결과도 있다.

그러나 같은 NADC30-like와의 재조합으로 빈호흡, 파행, 졸음, 호흡곤란, 지속적인 고열, 성장 지연 등 높은 병원성을 나타내기도 한다.

중국에서는 NADC34-like parental strain과 Recombinant offsprings strian들이 이미 널리 퍼져있으며 이는 중국만의 상황에 그치지 않고 PRRSV가 있는 어느 곳에서도 가능할 것으로 생각된다.

3. 국내 PRRSV-2 NADC34-like 분리주의 특징

2023년 1월 모니터링 결과를 분석하던 중 ORF5 유전자 결과가 NADC34 reference와 상동성이 가장 높은 시료(23-1T-N22)에 대하여 NSP2 부위의 결손 여부를 확인한 결과, 100개 아미노산의 연속적 결손을 보이는 NADC34-like의 특징을 확인할 수 있었다(그림 3).

추가적으로 같은 농장에서 NSP2 부위 100개의 아미노산이 연속적으로 결손되는 시료의 ORF5 확인 결과, NADC30-like 그룹에 해당되어(23-1T-N20) 두 시료를 PAM(Porcine Alveolar Macrophage, 돼지 폐포 대식세포)에 접종하여 확보하였다.

전체유전체 염기서열(WGS, Whole Genome Sequencing, 전장유전체 분석)을 분석한 결과, 두 분리주 모두 NADC30-like, NADC34-like 및 국내 사용 중인 백신 변이주(Lineage 5)와의 재조합을 확인하였다.

WGS 결과는 모두 NADC34-like 그룹과 유전자 상동성이 가장 높았다(그림 4).

이러한 결과는 중국에서 발표된 논문과 비슷한 결과로, 다양한 재조합으로 인해 ORF5 유전자(NADC34-like), 전장유전체(NADC30-like) 및 NSP2 결손 양상(111+1+19, NADC30-like)등 분리주에 따른 다양한 유전자 분석 결과를 나타낸다.

국내 유행하는 PRRS 상황을 이해하기 위한 전장유전체 분석은 목적, 시간, 비용 등을 고려해야겠지만 앞으로 NADC34-like를 포함하여 국내 유행하고 있는 분리주의 특성을 분석하기 위해서는 ORF5와 NSP2 외에도 전장유전체 분석까지 확대할 계획이다.

두 분리주(23-1T-N20, 23-1T-N22)의 병원성을 확인하기 위하여 7주 자돈에 각각 3×106 TCID50/2ml을 비강(1ml)과 근육(1ml)에 동시 접종하고, 세 번째 그룹은 DMEM 배지를 동일한 방법으로 접종하였다.

자돈의 임상증상 관찰과 직장체온 검사는 매일, 채혈과 비강 스왑은 0, 3, 7, 10, 14 dpi(days post-inoculation)에 실시하였으며, 접종 후 14일에 부검하여 육안 병변관찰 및 혈액과 조직 등을 채취하여 혈액과 조직 내의 항원 함량 등을 조사하였다.

그룹1(23-1T-N20), 그룹2(23-1T-N22)에서 접종 3일째부터 접종 8일째까지 40℃가 넘는 개체가 관찰되었다.

접종 후 7일째부터 항체 양성(S/P>0.4)으로 전환되어 실험기간 동안 지속되었으며, 접종 3일째부터 혈청 내 항원(Viremia)이 검출되었다.

특히 23-1T-N20 그룹의 Viremia 수치가 23-1T-N22 그룹보다 높았다.

부검일 조직 항원 함량(Virral load) 검사결과 역시 23-1T-N20 그룹에서 좀 더 높게 검출되었다. 배지만 접종한 대조군 그룹에서는 항체가, Viremia, Viral load 등이 확인되지 않았다.

조직 병변 판독 결과, 간질성 폐렴과 화농성 염증이 관찰되었으며 23-1T-N20, 23-1T-N22 두 그룹간의 병변 차이는 관찰되지 않았고 대조그룹에서는 특별한 소견이 관찰되지 않았다(사진 2).

자돈을 대상으로 한 병원성 평가 종합 결과, 접종그룹에서 3일째부터 5일간 지속적인 고열과 식욕부진, 약간의 체중감소, 혈액 및 조직에서 항원검출, 조직 간질성 폐렴 등이 관찰되었으나 설사, 기립불능, 근육경련 등의 증상은 관찰되지 않았다.

또한 실험기간 동안 자돈 폐사는 발생하지 않아 미국에서 보고된 NADC34-like 모돈 유산과 신생자돈 폐사 등의 증상과 비교하여 국내 자돈에서의 병원성은 확인되나 고병원성의 증상을 나타내지 않는 것으로 보인다.

그러나 NADC34-like 발생으로 인한 국내 유산 보고가 여러 지역에서 발생하고 있는 만큼 모돈을 대상으로 하는 실험이 필요할 것으로 보고 올해 추진할 예정이다. 

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국내 여러 지역에서 지속적으로 NADC34-like가 검출되고 있으며, 모돈 유산과 신생자돈의 폐사가 보고되고 있다. 지속적인 모니터링을 통한 분석과 함께 현재 사용 중인 PRRS 백신의 유효성 평가 등이 필요할 것으로 생각된다.

검역본부 PRRS 연구실은 PRRS 백신 개발, 모니터링 등의 연구사업을 수행하고 있으며 국내 사용 중인 백신을 비롯하여 NADC34-like에 대한 백신 효능 평가를 추진할 계획이다.

마지막으로 PRRS에 대한 관심과 NADC34-like를 포함한 현장의 다양한 정보를 제공해주기를 이 지면을 빌어 부탁드린다.

▣ 이향심 연구관
농림축산검역본부 바이러스질병과