미국, 먹는물 바이러스 연구·관리 활발
‘나노세람필터’ 이용 노로바이러스 새로운 연구방법 진행

 

▲ G. Shay Fout/ 미 EPA 연구원

노로바이러스, 전염성 매우 높아

미국의 EPA에서 하고 있는 새로운 방법, 조사 프로젝트에 대해 설명하겠다. 이 조사들은 노로바이러스에 관한 것이다. 여러 바이러스를 통해 수행성 바이러스를 모니터링해 도출해 낸 것들이다.

일반적으로 배양성 바이러스는 두 가지로 나뉜다. 여기에 노로바이러스가 포함된다. 노로바이러스는 매우 작은 바이러스로서 여러가지 병을 유발한다. 노로바이러스는 미국에서만 2천300만 명이 위장염을 일으켰다. 이 환자들은 입원치료를 받아야 했다.

노로바이러스는 매우 전염성이 강한 병원균으로 오심, 구토, 설사를 유발하는 바 대부분의 사람들은 바이러스 감염 후 며칠 내 회복하지만 일부 영·유아나 노인 등 노약자들은 중증 증상을 보이기도 한다.

특히 노로바이러스 감염 시에는 체내 수분을 잘 유지하는 것이 필수적인 바 현재로서는 감염에 대한 특별한 치료법은 없는 상태다. 인플루엔자에 의한 독감처럼 노로바이러스의 대유행도 간혹 발병하는데 주로 크루즈 유람선처럼 폐쇄된 공간에 사람들이 밀집해 있을 경우, 집단감염이 잘 생길 수 있다. 실제로 지난해 초 세계에서 가장 유명한 크루즈 유람선인 퀸엘리자베스 2호의 승객과 승무원 300명이 노로바이러스에 의한 병에 걸린 바 있다.

 

항원 편차로 재발…집단감염 지속

노로바이러스에 의한 집단감염과는 별개로 대부분 사람들은 일생동안 몇 차례 노로바이러스에 감염되곤 한다. 노로바이러스는 세포 표면에 있는 조직-혈액형 항원(Histo-Blood Group Antigen)이라는 분자에 부착 후 세포를 감염시킨다. 이 같은 항원은 사람마다 큰 편차를 보이는데, 항원은 일련의 복잡한 당 분자로 구성돼 있다.

미국 노스캐롤라이나대학 연구팀에 의하면 사람마다의 편차로 인해 전에 바이러스에 감염된 바 있어 이에 대한 항체가 있는 사람에서도 노로바이러스가 발병하며 이는 해마다 노로바이러스 집단감염이 지속적으로 발생하는 원인이라고 설명했다.

이 연구팀이 일부 노로바이러스 집단감염에서 분리한 노로바이러스를 분석한 결과, 노로 바이러스가 인체 내 바이러스 감염을 막는 항체의 공격을 피할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 시간이 지나면서 노로바이러스는 다른 형태의 조직·혈액형 항원 중 하나에 결합할 수 있게 모양을 바꾸어 기존 체내에 있는 항체에 저항할 뿐 아니라 특정 형태의 조직-혈액형 항원을 가진 세포를 감염시킬 수 있는 것으로 나타났다.

 

▲ 노로바이러스 등 위해성 분석 등은‘기술자문위원회’의 기술적 검토를 거친 후 규정 협상을 EPA와 시민단체, 공익사업체 등 관련 이해집단이 모여 협상하며, 필요에 따라서는 계속 개정을 한다.

이로 인해 노로바이러스는 새로운 집단 감염을 유발할 수 있으며 그 결과 매년 노로바이러스에 의한 집단감염이 예방되지 않고 되풀이된다. 노로바이러스 백신이 이 같은 감염을 막기 위해 만들어 질 수 있으나 독감처럼 그때그때 유행하는 노로바이러스에 따라 백신이 새롭게 만들어져야 한다.

 

다양한 노로바이러스 연구 실행

노로바이러스는 다양하다. 이 바이러스는 ‘나노세람(Nano Ceram) 필터’ 방법으로 연구를 해보았다. 많은 양의 물을 통해 바이러스를 끄집어내고 양전자를 사용해 필터를 거친다. 그리고 5인치 작동기 및 조절기 등을 사용한다.

뿐만 아니라 플로어 유속 전체 볼륨을 위해 여러 가지 기계를 사용한다. 이를 통해서 유속을 조절하고 많은 양의 수돗물을 샘플링 가능하도록 한다. 우리는 50개의 샘플과 48개를 만들어 이 방법을 통해 비교했다. 가동조건으로 필터는 바이러스를 포함하고 필터 밖에도 바이러스를 가지고 있어야 한다.

 

▲ Virus Recovery from Ohio River Water

연구 결과 평균 수치는 48%로 나타났다. 1MDS도 같은 성능을 보였으며 이는 총 77%에 달했다. 1MDS 방식은 두 번의 과정을 거쳐 진행했는데 처음엔 54%, 그 다음은 50%로 나타났다.
좀 더 탁도를 높게 설정해 수돗물을 바꿔보았다. 회수율은 54%였고, 1MDS방식은 50%로 나타났다. 한가지 장점은 여러 ph를 조절해서 사용할 수 있었다는 점이다. 최고 ph는 9.5이고, 최고 적절한 양은 8.5∼9.5이다. ph조절을 통해서 최적화할 수 있다.

직접적으로 비교해 보면 소아마비 병원체인 폴리오 바이러스(Polio Virus)의 탁도는 대단히 높았다. 회수율은 37%로 양쪽 필터 모두다 같은 회수율을 보였다. 100L 샘플 물을 사용하자 회수율이 약간 높아졌다. 모든 경우에서 회수율이 1MDS가 약간 높았다.

연구에 약 2천 개의 올리브 칩이 사용됐다. 칩은 데이터 베이스에서 포함되지 않는 것에 사용되기 때문에 각 바이러스마다 사용가능하고 적합하다. 우리는 ‘Tag­Probe’를 개발했는데 이는 20개의 시퀀스로 이뤄져 있다.

 

▲ GenFlex Tag Array Results(Tag-probes designed for analysis with NV)

이번 연구에서 매치 프로브와 비매치 프로브 두 가지를 사용했다. RT-PCR을 통해서 프로브가 완전히 매치가 되도록 사용했다. 그리고 노로 바이러스 결과로 미스매치가 있었던 부분들이 성질의 차이를 구분했다. RT-PCR 방법을 사용하면 노로 바이러스와 관련이 있는지 관련이 안 되는지 확정 정의되지 않은 소자가 있다는 것을 알 수 있다.

파일럿 테스트로 조사 방법은 자외선 설치 전후의 반응을 밝혀낼 수 있다. 즉, 항체의 반응을 볼 수 있다. 이것의 큰 장점은 치료가 쉽다는 점이다. 가족간에 양력이나 병력을 알 수 있고 다수가 가능하다. 또한 아동을 대상으로 보면 성인에게 좋은 바이러스 방법이다. 단점은 사람마다 다르다는 것이다. 기준이 달라지기 때문에 극복하기 위한 노력이 불가피하다.

 

오라클사의 샘플러에는 100가지 정도의 형광물질이 있다. 검출을 시도하면 루미닉스가 붉은 어느 마이크로 빛을 통과하고 있는지 알려준다. 이를 통해 여러 가지 병원균을 알아보면 노로 바이러스 수의성 질환이 가장 많은 질병을 차지하고 있고 발병원인이 높다는 걸 알 수 있다.

미국, 일본, 유럽연합, 캐나다, 호주 등 선진국에도 노로바이러스를 농도기준으로 정한 나라는 없다. 단, 미국의 경우 한국처럼‘처리기준’으로 장 바이러스를 99.99% 제거하도록 규정하고 있다. 장 바이러스(Enteric Virus)는 노로바이러스를 포함, 모든 장 관계 바이러스(Enteric Virus)의 지표바이러스다.

미국은 「지하수법」(GWR, Ground Water Regulation)을 통해 지표미생물인 대장균, 파아지, 장구균을 이용한 지하수를 모니터링 하도록 하고 있다. 노로바이러스 항목은 기준으로 정하고 있지 않다.

 

▲ 미국은 「지하수법」(GWR)을 통해 지표미생물인 대장균, 파아지, 장구균을 이용한 지하수를 모니터링 하도록 하고 있다.

환경 중 바이러스 모니터링은 인증된 기관에서 세포배양법으로 실험한 결과만을 인정(ICR, Information Collecting Rule, EPA)하고 있고, 최근에는 감염성 바이러스를 검출하기 위해 세포배양법과 유전자분석법을 접목하는 방법이 연구되고 있다(ICC-PCR 등).

우리의 연구 샘플은 비용이 많이 든다. RT-PCR을 돌리는데 가장 큰 장점은 시간을 단축할 수 있다는 점이다. SBE방식을 통해서 몇 시간 안에 결과를 얻을 수 있다. 유전자형 어웨이 같은 경우에는 연구 물질에 따라 방법을 바꿀 수 있다. 기준이 되는 것을 바꿔 기준에 맞게 바꿀 수 있는 것이다. 미국의 경우는 그 지역사회에 가서 관련된 역학조사를 먼저 한다.

그 지역의 수질을 업그레이드시킬 수 있는 방안을 모색하고 장비를 이용한 정수처리방식에 관심을 갖는 것이다. 이러한 시스템을 이용하면 수질이 개선되고 있는지 잘 살펴 볼 수 있다.

EPA는 정부와 마찰이 잘 없다. 우리의 연구는 국가적인 실험을 하는 경우가 많다. 주로 연구를 중심으로 하기 때문에 한국처럼 정책과 관련한 정부와 마찰이 있지는 않다. 연구 자료들은 EPA가 중심으로 진행하지만 모든 결과는 지역 병원과 지자체와 함께 만들어가고 있기 때문이다.