Identification of Human Astrovirus Isolated from Children Hospitalized with Acute Gastroenteritis in South Korea

Abstract

아스트로바이러스는 사람에게 위장염을 일으키는 주요한 바이러스성 요인 중 하나이다. 아스트로바이러스가 영유아에게 감염될 경우 심각한 탈수증세를 초래하여 사망에까지 이르게 한다. 그러나 현재까지 아스트로바이러스에 관한 특성연구는 우리나라뿐만 아니라 세계의 다른 지역에서도 활발한 연구가 진행되고 있지 않다. 본 연구에서는 역전사-중합효소연쇄반응과 특정부분 염기서열 분석방법을 이용하여 한국에서 분리된 아스트로바이러스의 특성을 분자적 수준에서 분석하였다. 2005년과 2006년 사이에 서울과 창원지역에서 급성 위장염으로 입원한 어린이로부터 272개의 분변샘플을 수집하였다. 아스트로바이러스의 양성 감염샘플을 찾기 위한 역전사-중합효소연쇄 반응과 양성감염으로 판명된 샘플에서 분리된 아스트로바이러스의 염기서열 분석을 특이적으로 작용하는 증폭 프라이머를 이용하여 차례로 수행하였다. 각 프라이머쌍은 유전자 내에서 특정 구역을 표적으로 하였는데, 양성감염을 찾기 위한 프라이머는 유전자 내에서 염기서열이 보존적인 구역을, 염기서열 분석에 사용될 구역을 증폭시키는 프라이머는 상대적으로 염기서열의 변화가 잦아 종간의 염기서열의 차이가 있는 구역을 증폭시켰다. 총 272개의 분변 샘플 중에서 5개의 샘플에서 1.8%의 검출율로 아스트로바이러스 감염이 확인되었다. 양성샘플에서 분리된 5개 균주의 염기서열이 8종류 혈청형 표준균주의 염기서열과 비교되었고, 13균주의 계통분석을 수행 하였다. 그 결과 이번 연구에서 검출된 모든 균주는 아스트로바이러스 혈청형 1으로 분류되었고, 혈청헝 1 내에서 진화에 의한 유전자 염기서열의 차이도 확인되었다. 혈청형1의 표준균주와 본 연구에서 검출된 균주의 염기서열 상동성은 각각 96.7 (C1-110), 90.9 (C2-38), 97.1 (10-2), 97.1 (10-3), 95.5 (19-7) 이다. 본 연구는 사람을 감염시키는 아스트로바이러스 사이의 진화와 유전적 연관성을 이해하는데 도움을 줄 것으로 생각된다. 더 나아가 본 연구에서 밝혀진 결과는 아스트로바이러스에의한 위장염 발생을 통제하고 특이적 진단법과 백신을 개발하는데 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.;Human astroviruses (HAstVs) are one of the major viral agents causing gastroenteiritis in young children. Gastroenteritis in infants may cause a serious dehydration, and lead to death. In spite of importance of this virus, the study on molecular characterization of HAstV has not been intensively investigated in South Korea as well as many other countries of the world yet. This study describes molecular characterization, especially identification of HAstVs, which had been isolated in South Korea. The reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and partial sequencing at molecular level were used for identification of the virus. A total of 272 stool specimens, which were collected from children hospitalized with acute gastroenteritis in Changwon and Seoul metropolitan area between 2005 and 2006, were used as samples. RT-PCR for screening was performed with specific primers, which targeted the conserved region of open reading frame (ORF) 1. The partial nucleotide sequencing of HAstV from samples were conducted with the selected 449-nt of ORF2 region. Five positive HAstV infections were observed among 272 stool samples with 1.8% detection rate. The sequences of five strains from positive samples were compared with eight reference HAstV serotypes and phylogenetic relationship of thirteen strains was analyzed. Phylogenetic analysis showed that all nucleotide sequences of strains identified in this study were grouped to HAstV-1 and genetic distance by evolution was observed within serotype 1. Sequence homology between reference strain of serotype1 and other five strains detected in this study were 96.7 (C1-110), 90.9 (C2-38), 97.1 (10-2), 97.1 (10-3), and 95.5 (19-7), respectively. This report will be useful for understanding of the genotypic relationship and evolution regarding viral agents infecting humans. The finding of this study will contribute to control of gastroenteritis caused by HAstV and make it possible to develop specific diagnostic assay and vaccine.