1. 시작하며
돼지에서 아프리카돼지열병(ASF, African Swine Fever)은 치명적 질병으로 100% 가까운 폐사율을 보인다. 몇 년에 걸친 이 질병의 전파로 많은 국가에서 돼지 마릿수 감소에 큰 부분을 차지하고 있다. 특히 동아시아 국가에서 이 질병의 전파로 인한 살처분과 폐사로 많은 돼지가 감소하였다. 이에 따라 글로벌 식량과 사료 시장에 상당한 경제적 손실을 가져오고 있다. 현재 아프리카돼지열병에 대한 백신 또는 치료제가 없으며 이 질병의 감염과 확산을 막기 위한 차단방역의 요구가 필요하다.
아프리카돼지열병의 전파에 영향을 주는 것 중 사료와 사료 원료의 영향이 커지고 있는데, 이것들은 ASF바이러스의 중간수준의 위험전파와 돼지 바이러스 질병의 운반자로 여겨지고 있다. Niederwerder et al 은 과거 라트비아에서 ASF 발병과 관련하여 액상 및 식물성 사료 내에서 ASF가 전파될 수 있음을 전염병학적으로 연관성을 주장했다.
이러한 발견으로 바이러스에 오염된 사료와 이에 따른 사료 매개 감염의 가능성을 줄이기 위한 전략의 발전을 촉진했는데, 다시 말하면 돼지에서 바이러스입자의 성장 및 감염 세포 증식을 억제하는 방향이다. 사료 매개 전파 중 하나가 PED바이러스인데, 포름알데하이드 사료첨가제가 사료 내 PED바이러스의 감염성을 줄이는 것을 보여주고 있다.
하지만 포름알데하이드가 미국에서는 사용이 가능하지만 유럽연합에서는 사용이 금지되어 있다. 이로 인해 잠재적인 항바이러스 능력을 갖는 사료첨가제의 연구가 진행되고 있다. 이러한 점에서 유망한 사료첨가제 중 하나가 중쇄지방산(MCFA, Midium-chain fatty acids)인데, 탄소 6~12의 포화지방산이며 넓은 범위의 외피막 바이러스와 박테리아에 대한 막 파괴 효과와 돼지 성장성 개선 때문에 주목받고 있다. 주요한 MCFA는 탄소 6 카프로익산, 탄소 8 카프릴릭산, 탄소 10 카프릭, 그리고 탄소 12 라우릭산이다.
초기 연구에서 MCFA 브랜드(1:1:1, 카프로익산, 카프릴릭산, 카프릭산)는 사료 내 PED바이러스에 대하여 포름알데하이드처럼 효과적이었고, 또한 살모넬라 티피뮤리움(티푸스)에 대해서도 비슷한 결과를 보였다. 이후 첨가 수준과 구성비에 대한 좀 더 체계적인 연구가 진행되어왔는데, 사료 내 카프로익산, 카프릴릭산, 카프릭산이 비슷한 수준의 포름알데하이드와 유사하게 PED바이러스를 억제하는 것이 보고되었다.
이러한 범주 내에서 글리세린 모노라우릭산(GML, Glycerol monolaurate)에 대한 연구는 제한적이었는데, 최근에는 글리세린 모노라우릭산(GML)이 종종 MCFA보다 In vitro 상에서 좀 더 생물학적으로 잠재성이 더 크다고 알려져 있다. 지금까지 양돈사료 내 바이러스 억제에 대한 MCFA와 GML의 주요 연구는 PED바이러스에 대해서였는데, 이제 ASF바이러스에 대한 MCFA와 GML의 연구가 필요한 시점이다.
여기 선별된 MCFA와 GML의 ASF바이러스에 대한 사료 내 항바이러스 효과가 연구된 바, 적정한 용법으로 ASF바이러스를 줄이는데 유용할 것으로 생각된다. 수용액 상태에서 실시된 항바이러스 실험에서 선별된 성분들의 항바이러스 활성을 실험하였고 용량에 따른 첨가실험도 진행하였다. 선별된 MCFA와 GML이 사료 내에서 ASF바이러스에 영향을 주었고 사료 내 바이러스 역가를 측정하였다. 추가로 PCR과 ELISA 분석으로 사료 내 ASF바이러스 억제에 대한 과학적인 통찰을 주었다.
2. 수용액상에서 항바이러스 작용
ASF바이러스는 보통 다른 돼지 바이러스 병원균들과 다르다. 아스파바이러스과에 속하며, 일반적으로 한 겹의 외막이 있는 PED바이러스 등과 달리 5중 구조 중에 지질이중막 구조를 갖는 복잡한 구조로 되어 있다. 따라서 MCFA나 GML이 보통 외막을 갖는 바이러스에 억제 효과가 있고 있는 반면, ASF바이러스와 같이 이중막 구조 바이러스에 항바이러스 효과를 갖고 있는지 실험을 집중하였다.
처음에는 ASF바이러스에 대한 감염력의 중화 능력을 시험하였다. PBS(인산완충 생리식염수) 안의 바이러스 현탁과 5mMol/L 농도의 테스트 성분이 37도 1시간 배양되었고 각 현탁액의 바이러스 역가가 측정되었다. ASF바이러스 현탁액 대조구는 6.03 log TCID50/mL의 바이러스 역가가 측정됐지만, 실험구에서는 현저한 바이러스 역가 감소가 관찰되었다. 카프릴릭산과 카프릭산 처리구에서는 각각 4.92, 4.42 log TCID50/mL로 평균 바이러스 역가가 낮아졌으며, 이는 바이러스 감염력이 92%, 97% 이상 낮아졌음을 의미한다.
마찬가지로 GML 처리구에서는 5.14, 4.32 log TCID50/mL를 보였는데 이는 바이러스 감염력이 87%, 98% 감소하였음을 의미한다. 따라서 5mMol/L 농도의 MCFA와 GML 처리구는 ASF바이러스 단일 대조구와 대비해서 상당한 바이러스 역가 감소세를 보인다.
GML의 In vitro 에서 높은 항바이러스 활성은 다른 외피막 바이러스에 대하여 MCFA보다 더 큰 잠재력이 보고되고 있다. ASF바이러스에 대하여 5mMol/L 농도보다 더 낮은 수준의 250umol/L 농도에서도 여전히 바이러스 감염력을 낮추고 있음이 실험을 통해 확인되었다. 이 실험에서 4.31 log TCID50/mL 농도가 관찰되었고, 이는 바이러스 감염역이 98% 감소함을 의미한다. 또한 CPE based assay도 250umol/L 농도에서 실시되었는데 원숭이 신장 유래 세포주(Vero cell)를 인공감염 시키기 위해 직접 바이러스와 GML의 혼합물을 더하였고 바이러스 역가를 측정하였다. 분명하게 평균 바이러스 역가는 최초 5.48 log TCID50/mL에서 2.71 log TCID50/mL로 낮아짐으로써 99.8%의 바이러스 감염력의 감소 효과를 관찰할 수 있었다.
3. 사료 내에서 항바이러스 작용
다음으로 GML과 MCFA의 ASF바이러스가 오염된 사료 내 감염력을 낮출 수 있는지 확인해 보았다. 두 종류의 사료첨가제를 실험하였는데 카프릴릭산, 카프릭산, 라우릭산 51:29:7 비율의 첨가제와 GML 첨가제를 놓고 테스트하였다. 오염된 실험사료 내 0.25%, 0.5%, 1.0%, 2.0% 첨가 수준으로 배양 후 30분과 24시간에 측정하였다. 배양 30분 후 바이러스 대조구는 4.17 log TCID50/mL 평균 바이러스 역가를 보였다.
이때 GML과 MCFA 처리구 모두 바이러스 역가의 감소는 없었지만 용량에 따른 바이러스 역가 감소가 보이면서, 특히 GML 2% 처리구에서 3.67 log TCID50/mL, 68%로 유의적인 바이러스 역가 감소가 보였다. 그리고 상당한 수준의 바이러스 감염역의 감소는 배양 24시간 후 2% GML 처리구에서 3.23 log TCID50/mL, 88%로 유의적인 바이러스 역가 감소가 관찰되었다. 이것을 볼 때 GML은 신속히 ASF바이러스 감염 사료 내 바이러스 감염력을 낮추는 반면, MCFA는 유의적 결과를 보이지 않았음을 알 수 있다.
4. ASF바이러스 항원에 미치는 영향
GML은 외피막으로 둘러싸인 바이러스의 지질막을 손상하는 물질이다. 여기에서 GML이 바이러스 항원에 미치는 영향을 조사해 보았다. 보통 ASF바이러스는 바이러스 유전정보를 지니는 핵산을 포함한 5중 막의 구조를 지니고 있다. 여기서 p72 구조단백질은 핵심 바이러스 항원이며 바이러스 캡시드를 구성하는 주요 물질이다.
따라서 GML 처리구의 ASF바이러스에 감염된 사료 샘플을 ELISA 분석하여 사료 내 항원량 수준을 확인하였다. OD(Optical absorbance Density, 흡광도) 크기는 사료 내 p72 구조단백질, 다시 말하면 ASF바이러스 항원량을 나타낸다. GML과 ASF바이러스 배양 30분, 그리고 24시간 후 바이러스 단일 대조구 대비 0.5% GML 처리구에서부터 큰 수준의 유의차를 보이면서 바이러스 항원이 감소했음을 알 수 있었다.
5. 마치며
GML(Glycerol monolaurate, 글리세린 모노라우릭산 또는 모노라우린)는 수용액상 실험에서 ASF바이러스에 대한 상당한 수준의 항바이러스 활성을 보였으며 더불어 사료 내 첨가는 24시간 내 98%까지 ASF바이러스양을 감소시키고 GML의 바이러스 외피막 파괴 작용은 ASF바이러스입자의 지질이중막뿐만 아니라 바이러스 외막을 구성하는 p72 구조단백질에 대한 손상을 줄 수 있다.
■ 출처 : Journal of Animal Science and Biotechnology, Jackman et al., 2020
월간 한돈미디어 2023년 68~73p 【원고는 ☞ ksj@bosah.net으로 문의바랍니다.】
