선형 사상충의 일종인 심장사상충은 개의 심폐 사상충증을 유발한다. 이에 본 연구의 목적은 심장사상충을 효과적으로 검출할 수 있는 실시간 중합효소연쇄반응 기법을 개발함에 있다. 연구에 있어서 사용된 프라이머 및 프로브는 선행연구에서 제작된 심장사상충 특이 프라이머 및 새롭게 제작된 TaqMan 프로브를 이용하였다. 선행연구에서 제작된 프라이머 및 농도별로 희석된 게놈유전자와 플라스미드유전자가 SYBR Green 실시간 중합효소연쇄반응 수행에 이용되었으며, 중합효소연쇄반응 과정 중 증폭 이후의 녹는 곡선의 결과를 분석하였다. 분석결과 사용된 프라이머는 각각 게놈유전자 및 플라스미드 유전자에서 특이 녹는 곡선을 나타냄에 따라 심장사상충 특이 사이토크롬 C 산화효소 유전자만을 증폭하고 있음을 확인 할 수 있었다. 새롭게 제작된 TaqMan 프로브는 SYBR Green 실시간 중합효소연쇄반응과의 결과를 농도별로 희석된 플라스미드 유전자를 이용하여 비교 분석하였고, 분석결과 TaqMan 프로브를 이용한 실시간 중합효소연쇄반응이 검출효율 및 특이도에 있어서 우수함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 개발한 실시간 중합효소연쇄반응은 기존의 전통적인 진단기법의 한계를 극복할 수 있는 신속하고 정확한 향상된 진단기법을 제시한다.
Epstein-Barr virus (EBV), cytomegalovirus (CMV), hepatitis B virus (HBV), parvovirus B19 (B19)등 4종의 바이러스는 인체에 감염을 일으키는 병원체로서 DNA를 유전물질로 함유한다. 각 바이러스 유전자의 염기서열을 분석하여 EBV CMV, HBV의 pol 유전자와 B19의 ns 유전자에 특이적으로 결합할 수 있는 primer를 설계 제작하고 단일 시험으로 4종의 바이러스를 동시에 검출할 수 있는 다중 중합효소 연쇄반응(Multiplex PCR)법을 확립하였다. Primer 염기서열, PCR 반응조성물의 농도, PCR 반응시간 및 온도조건을 최적화하여 민감도를 증대시킴으로써, 단일 시험으로 5-10 분자수의 유전물질까지 검출이 가능하였다. 또한 4종의 바이러스 사이에 교차반응이 일어나지 않았으며 생체시료를 이용한 시험에서도 특이성과 민감도가 유지됨을 확인하였다. 그러므로 본 연구에서 확립한 다중 중합효소 연쇄반응은 세포배양액 또는 생체 시료에 감염된 4종 DNA 바이러스진단에 효율적으로 이용할 수 있을 것이라고 판단된다.
우리나라의 세균성 식중독의 주된 원인은 식중독성 황색포도상구균에 의한다. 따라서 식품공전에는 도시락, 빵, 떡으로부터는 이 미생물이 검출되지 않도록 규정되어있다. 현행의 황백포도상구균의 검사 방법은 적어도 5일 이상을 요하므로 이 식중독에 대한 대처가 미흡한 설정이다. 이 연구에서는 식중독성 황색포도상구균의 검출법을 중합효소 연쇄반응을 이용하여 개선하였다. 이 반응을 위해 황색포도상구균의 장도속도를 암호하는 유전자를 유형별로 증폭할 수 있는 시발물질들을 고안하였다. 한 황색포도상구균으로부터 중합효소 연쇄반응에 적합한 DNA를 신속하게 추출하는 방법을 개발하였다. 중합효소 반응조건은 다음과 같다. 반응액의 총부피, $(50\;{\mu}l)$; 표적 DNA, $2\;{\mu}l$ (약 20ng); 10배 진한 반응완충액, $5\;{\mu}l$; 시발물질, 100pmole; dNTP (10 mM), $4\;{\mu}l$; Taq DNA 중합효소, 205단위, 작동조건은 변성전, $94^{\circ}C$-5분; 변성, $94^{\circ}C$ 15초; 냉각, $50^{\circ}C$15초; 연장, $72^{\circ}C$ 20초; 연장후, $72^{\circ}C$-5분이었으며 변성-냉각-연장을 30회 되풀이하였다. dlj한 검출조건으로 황색포도상구균을 5시간 이내에 독소 유형별로 확인할 수 있었으며 이를 시판되는 떡과 빵에 적용하여 이 미생물의 존재를 확인하였다.
'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.
최근 전세계적으로 문제가 되고 있는 장출형성 대장균 O157:H7을 분리배양 및 동정 없이 바로 시료를 분석하여 신속하게 검출하기 위한 다중 중합효소 연쇄반응 (multiplex PCR) 기법을 확립하고, 이 기법을 이용하여 국내 분리 균주 중에서 SLT-I.II, eaeA, 60-MDa plasmid gene을 가지고 있는 대장균을 유전자 수준에서 검출하고자 하였다. 장출혈성 대장균 O157:H7이 가진 SLT-I.II, 60-MDa plasmid 유전자들에 대한 특이 oligonucleotide primers (MK1'-MK2', NAE19-NAE20, MFSIF-MFSIR)를 함께 동시에 반응 완충액에 넣어 다중 중합효소 연쇄반응을 시행한 결과 317bp (eaeA), 228bp (SLT-I.II), 167bp (60-MDa plasmid)의 PCR 증폭 DNA생성물을 표준균주 (E. coli ATCC 35150)에서는 확인할 수 있었지만, 기타 다른 병원성 장내세균 13세균 13균주에서는 band를 확인할 수 없었다. 한편 다중 중합효소 연쇄반응의 template DNA 추출 방법에 따른 PCR 결과를 비교하였다. 각각의 DNA 추출 방법 중 boiling lysis 방법이 신속하고 간편하여 장출혈성 대장균 O157:H7에 의한 식중독의 임상진단에 다중 중합효소 연쇄반응 (multiplex PCR) 적용하는 데에는 boiling lysis법을 이용하는 것이 가장 적합한 방법으로 확인되었다.
위내 Helicobacter 균속에 자연 감염된 개에서 삼중요법의 효과를 알아보기 위해 Helicobacter 균속에 자연 감염된 것으로 판명된 7두의 개를 대상으로 amoxicillin, metronidazole을 14일간 경구투여하였다. 삼중요법 실시에 따른 Helicobacter 균속 감염상태 변화를 평가하기 위해 투여 7일째, 14일째 그리고 투여 중지후 30일째의 위생검 조직에 대한 요소검사, Helicobacter 균속에 대한 중합효소 연쇄반응 검사와 함께 분변시료를 이용한 중합효소 연쇄반응 검사를 실시하였다. 삼중요법 14일째 위생검 조직의 요소검사에서는 7두중 6두가 음성이었으나 위생검조직과 분변시료의 중합효소 연쇄반응 검사에서는 각각 3두와 4두만이 음성이었다. 삼중요법 중지후 30일째 검사에서는 각 검사법이 모두 동일한 결과를 나타내었는데 7두중 3두에서 음성으로 나타났다. 이상의 결과를 바탕으로 위내 Helicobacter 균속에 자연 감염된 개에서 amoxicillin, metronidazole과 omeprazole을 이용한 삼중요법은 Helicobacter 균속 감염 정도를 낮추거나 때로는 완전 박멸할 수 있을 것으로 보여지기에 만성위염의 임상증상을 나타내는 개의 Helicobacter 균속 감염증에 적용할 수 있으리라 사료된다.
치아 우식증은 범발성 질환이고 이에 대한 생체반응은 단순하지 않으며 질병 과정과 숙주의 활성 모두를 반영하는 복합적인 반응이다. 이러한 반응을 이해하기 위해서는 질병의 세포학적, 분자학적인 면을 이해하는 것이 필수적이다. 이에 본 연구는 임상적으로 건강한 치아와 우식이 진행된 치아로부터 얻어진 치수 안의 유전자 발현을 규명하고 우식 병소에서 일어나는 치유 및 재생에 관계되는 분자와 면역 세포들 사이의 분자 생화학적 상호작용을 규명하기 위해서 우식치아와 건전치아의 치수를 이용하여 cDNA 미세배열(microarray) 분석과 역전사효소 중합효소 연쇄반응 (RT-PCR) 분석, 그리고 면역화학염색법 (immunohistochemistry)을 시행하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. cDNA 미세배열 분석 결과, 건전치아군인 대조군에서는 143개의 유전자가, 우식치아군인 실험군에서는 377개의 유전자가 1.6배이상 발현되었다. 2. 역전사효소 중합효소 연쇄반응 분석에서 14개의 유전자를 선택하였고 cDNA 미세배열 분석결과와 동일한 결과를 확인하였다. 3. TGF-${\beta}1$의 면역조직화학적 관찰 결과, 건전치에 비해 우식치의 상아모세포와 치수에서 특히 강하게 발현되었다.
본 연구는 벼의 세균병 중 치명적인 흰잎마름병을 유발하는 Xanthomonas oryzae pv. oryzae를 검출할 수 있는 프라이머를 개발하기 위해 실시하였다. X. o. pv. oryzae str. KACC10331의 hpaA유전자 염기서열로부터 흰잎마름병만을 특이적으로 검출할 수 있는 프라이머를 제작하여 중합효소연쇄반응에 사용하였다. 개발된 특이 프라이머는 X. o. pv. oryzae str. KACC10331과 X. campestris pv. vesicatoria, X. campestris pv. campestris, X. axonopodis pv. citri 그리고 X. axonopodis pv. glycines의 phaA유전자 염기서열의 상동성을 비교하여, 그 중 X. o. pv. oryzae만이 가지는 특이적인 부분을 바탕으로 각각 20-mer인 XOF와 XOR를 제작하였다. 제작된 프라이머를 이용하여 중합효소 연쇄반응을 실시한 결과 반응 후 생성된 단편의 크기는 534-bp였다. 반응 후 생성된 단편은 Southern hybridization을 통하여 Xanthomonas 균주들의 hpaA유전자 존재 여부 및 그 상동성을 비교분석하기 위해 사용하였다. 또한 제작된 프라이머를 이용하여 흰잎마름병에 감염된 벼 잎에서의 검출 여부를 확인하였고 X. o. pv. oryzae의 순수 균주 배양액을 중합효소연쇄반응에 이용하여 검출한계를 검정하였다. 본 연구에서 제작된 프라이머를 사용한 중합효소연쇄 반응 방법은 X. o. pv. oryzae의 검출 뿐만 아니라 흰잎마름병의 발생 예찰에 매우 유용할 것으로 판단 되었다.
개에서 설사를 일으키는 주요 원인이 되는 장내 병원균으로 Salmonella spp., Shigella spp., Campylobacter spp., Clostridium spp.가 있다. 이들 세균은 배양으로 검출이 어렵다. 본 실험에서는 Salmonella spp., C. coli, C. jejuni, 그리고 Cl. perfringens를 신속하고 민감하게 검출할 수 있는 방법을 고안하였다. 정상견 71마리와 설사증상이 있는 66마리에서 수집한 분변 시료에서 장내 병원균의 유병률을 알아보고자 하였다. 장내 병원균은 실시간 중합효소 연쇄 반응 분석을 이용하여 검출하였다. 설사변에서 Salmonella spp., C. coli, C. jejuni, Cl. Perfringens는 정상변보다 검출률이 높았다. 개발한 다중실시간 중합효소연쇄반응은 분변시료의 병원균 존재 및 양 또는 기타 고유 서열을 확인하는데 유용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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