혈청형

혈청형은1933년 Lancefield가 다양한 숙주로부터 분리한 미생물에 대한 분류를 시도하는 중 발견하였다¹⁾. 미생물 혹은 세포를 분류하는 방법 중 한 가지로 세포 표면에 존재하는 항원과 이를 인지하는 특이 항체에 따라 분류하는 방법이다. 같은 혈청형에 속한 미생물 혹은 세포들은 혈청군(serovar)이라 불리며 비슷한 특징을 가지는 경우가 많다.

혈청형 항원은 세포벽의 다당류 항원과 단백질 항원 등으로 나뉠 수 있으며 이에 반응하는 항체를 이용하여 분류가 가능하다²⁾. 병원균의 혈청형을 확인하기 위해서는 세포 표면에 발현하는 항원에 대한 항체를 사용하며 응집 유무에 따라 혈청형을 결정한다³⁾.

목차

병원균은 병원성의 차이 또는 질병 발생을 특징 짓기 위하여 종종 유전자 검사, 혈청학적 시험법(serology), 효소 분류법, 독소 분류법 등 다양한 방법에 의하여 분류가 된다. 혈청형 분류는 전염병학(epidemiology)에서 자주 사용되며, 전염성 병원균 추적 및 백신의 개발 연구 등에 큰 기여를 하였다. 혈청형 분리 빈도는 나라와 인종 등에 따라 다르며, 각 나라에 자주 발생하는 혈청형을 미리 인지할 시 백신을 빠르게 준비할 수 있어 매우 중요하다⁴⁾.

다음은 박테리아와 바이러스 혈청형의 예, 장기 이식에서 혈청형의 중요성에 대한 설명이다.

살모넬라균은 오염된 음식이나 물, 기구 등 다양한 전염원에 의해 사람이나 동물에 질병을 일으키며 임상 양상은 위장관염, 장염, 균혈증, 만성보균상태 그리고 국소 감염 등 다양하게 나타난다⁵⁾. 살모넬라는 그람음성균으로 세포벽에 O항원과 편모 H항원 그리고 Vi항원이 존재한다. 이 항원들의 조합으로 현재 2,500여 종의 혈청형이 존재한다⁶⁾.

인플루엔자바이러스는 RNA 바이러스로 헤마글루티닌(hemagglutinin; HA), 뉴라미니다제(neuraminidase; NA), 핵단백질(neucleoprotein; NP) 등 11개의 단백질로 구성되어 있다. 인플루엔자 A/B/C형으로 나뉘어지며 그중 인플루엔자 A형은 야생 조류 및 동물 그리고 인간을 숙주로 하며 종 간 전염성이 강하다. 인플루엔자 B형의 경우 사람과 물개만을 감염시킨다. 이러한 제한적인 숙주로 인하여 B형의 경우 A형과 비슷한 형태를 가지지만 전국적인 유행병(pandemic)으로 발병되지는 않는다. C형은 A와 B형에 비하여 매우 드물며 사람과 돼지를 감염시킨다. 헤마글루티닌과 뉴라미니다제는 외부에 존재하는 당단백질(glycoprotien)이며 항원으로 작용하며 항원들 하나하나의 조합(HxNx)으로 혈청형을 구분하는데 사용된다. 현재까지 H혈청형이 18개, N혈청형이 11개가 존재한다고 보고되었다⁷⁾.

세계적으로 가장 빈번하게 발생하는 H1N1의 세계 발생 빈도(출처: )

구제역 바이러스는 Picornaviridae 과, Aphthovirus 속에 속하는 single-strand RNA 바이러스이다. 외피가 없으며 구조단백질(Structural proteins)과 비구조단백질(non-structural proteins)로 구성되어 있다. 구조단백질 중 하나인 VP1의 변형에 의하여 현재까지 7종의 혈청형이 존재하며⁸⁾, 3개의 남미혈청형(SAT1/2/3)과 유로 아시아 A, C, O 그리고 아시아1형이 존재한다. 서로 다른 혈청형 간의 교차방어면역은 이루어지지 않는 것으로 알려져 있다⁹⁾.

다세포 동물의 면역체계는 ‘자기(Self)’와 ‘비자기(Non-self)’물질을 구분하며 미생물뿐만 아니라 다른 개체 유래의 세포 및 장기에 대하여서도 ‘비자기’로 인지하여 항원 항체 응집 반응을 보인다. 세포 혹은 장기에 존재하는 항원들은 개인마다 다르기 때문에 이식 시에 혈청형을 고려하지 않으면 이식 거부반응을 보이므로 일치하는 혈청형의 장기를 찾는 것이 매우 중요하다. 사람의 혈청형은 주조직합성 복합체(Major Histocompatibility Complex, MHC)의 발현에 연관된 사람백혈구항원(human leukocyte antigen)에 의하여 구분되며 현재 A/B/C/DR/DQ/DP 6개의 항원이 알려져 있다¹⁰⁾.

미생물, 항체, 세포벽, 다당류, 병원균, 유전자, 혈청학적 시험법(serology), 살모넬라균, 그람음성균, 인플루엔자바이러스, 바이러스, 구제역 바이러스, 구조단백질(Structural proteins), 비구조단백질(non-structural proteins), 주조직합성 복합체(Major Histocompatibility Complex, MHC)

윤철희/서울대학교

김재욱/국제백신연구소

1. Lancefield, R.C. 1933. A serological differentiation of human and other groups of hemolytic Streptococci. (abstract). J. Exp. Med. 57, 571–595. doi: 10.1084/jem.57.4.571.
2. Baron, E.J. 1996. Classification. In Baron, S., et al., (eds.), Baron's Medical Microbiology (4th ed.). Univ of Texas Medical Branch. ISBN 0-9631172-1-1 . (via NCBI Bookshelf)
3. Steinhoff, M.C. 1996. Serotyping of Streptococcus pneumoniae by agglutination assays: a cost-effective technique for developing countries. Bull World Health Organ. 74, 387–390.
4. Ahn, J.G., Kim, H.W., Choi, H.J., et al. 2015. Functional immune responses to twelve serotypes after immunization with a 23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine in older adults. Vaccine 33, 4770-4775. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.08.002. 
5. 장티푸스, 파라티푸스 및 살모넬라증, 질병관리청.
6. Serotypes and the Importance of Serotyping Salmonella. CDC. Retrieved 16 October 2014.
7. Wang, S., Taaffe, J., Parker, C., et al. 2006. Hemagglutinin (HA) proteins from H1 and H3 serotypes of influenza A viruses require different antigen designs for the induction of optimal protective antibody responses as studied by codon-optimized HA DNA vaccines. J. Virol. 80, 11628-11637.
8. Dopazo J., Sobrino F., Palma E.L., et al. 1988. Gene encoding capsid protein VP1 of foot-and-mouth disease virus: a quasispecies model of molecular evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 6811-6815.
9. Sobrino, F., Sáiz, M., Jiménez-Clavero, M.A., et al. 2001. Foot-and-mouth disease: a long known virus, but a current threat. Vet. Res. 32, 1-30.
10. Sheldon, S. and Poulton, K. 2006. HLA typing and its influence on organ transplantation. In Hornick P., Rose M. (eds.), Transplantation Immunology. Methods In Molecular Biology™, vol. 333. Humana Press.