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Public Health Weekly Report 2024; 17(27): 1186-1212

Published online June 5, 2024

https://doi.org/10.56786/PHWR.2024.17.27.2

© The Korea Disease Control and Prevention Agency

코로나바이러스감염증-19 발생 이후 국가병원체자원은행 병원체자원 분양 현황(2020–2023년)

김수연*, 방형원, 김혜린, 강병학

질병관리청 국립보건연구원 공공백신개발지원센터 병원체자원관리과

*Corresponding author: 김수연, Tel: +82-43-913-4251, E-mail: tenksy@korea.kr

Received: May 28, 2024; Revised: June 3, 2024; Accepted: June 3, 2024

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

2017년 「병원체자원의 수집‧관리 및 활용촉진에 관한 법」이 시행되고, 2020년 9월 질병관리청은 개청되면서 청은 이 법의 주관부처가 되었고, 국가병원체자원은행은 병원체자원의 책임기관 및 기탁등록보존기관으로서 역할을 수행하고 있다. 해마다 유용 병원체자원을 확보하여 관리하며 보건의료 연구 및 산업분야에 다양한 목적으로 분양하고 있다. 최근 4년간 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원은 2020년에 3,047건, 2021년에 3,988건, 2022년에 4,925건, 2023년에 3,352건이었다. 월별로는 3월과 4월에 많이 분양되었고, 기관별로는 국‧공립연구기관(2,676건)과 대학 및 비영리기관(3,625건)보다 민간영리기관(9,011건)에서의 신청이 많았다. 분양 목적 별로는 백신‧치료제 연구용(2,509건)과 진단기술 연구용(10,591건)이 정도관리용(674건)과 교육용(1,074건) 목적에 비해 매우 많이 분양된 것으로 나타났다. 2020년에서 2023년에 걸친 코로나바이러스감염증-19 유행 상황으로 인해 동기간 중 이 감염증 원인 바이러스인 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)가 많이 분양(31.3%)되었고 파생물질도 진단제 개발 목적의 SARS-CoV-2 핵산 형태로의 분양이 57.5%나 차지하였다. 이 글에서는 2020년부터 2023년까지 병원체자원의 분양 현황을 소개하고 신변종 등 감염병 발생 대응 원천물질 및 식의약품 개발의 표준주로써 공중보건 분야에서 국내 자원이 널리 활용될 수 있도록 정보를 제공하고자 한다.

Keywords 국가병원체자원은행, 병원체자원, 분양, 코로나바이러스감염증-19

핵심요약

① 이전에 알려진 내용은?

국가병원체자원은행은 질병관리청 국립보건연구원 병원체자원관리과에서 담당하며 병원체자원법에 의거 책임기관 및 기탁등록보존기관으로서의 역할 수행을 위해 병원체자원 수집, 수탁 및 분양과 생명연구자원 협력망 구축 및 분야별병원체자원전문은행 운영 업무를 수행하고 있다.

② 새로이 알게 된 내용은?

2023년 12월 말 기준, 국가병원체자원은행에 등재된 자원은 7,944건(주)이며 이 중 분양가능한 자원은 3,197건(주)으로 대학, 연구기관, 식품 및 제약업체에서 예방‧치료와 진단기술 연구에 활용되었다. 2023년까지 연평균 약 3,800건(주)이 분양되었다. 2022년까지는 진단기술 연구 목적으로 SARS-CoV-2가 다수 분양되었고 2023년 이후 코로나19 유행 종료와 더불어 감소되었다.

③ 시사점은?

코로나19 팬데믹 이후 병원체자원 분양 현황을 소개함으로써 보건의료 분야에 이용 현황과 동기간 감염병 발생과의 연관성을 파악할 수 있었으며, 2020년 2월 SARS-CoV-2를 확보하여 진단 및 백신‧치료제 개발을 위해 즉각적으로 제공하였고 표준화된 국가병원체자원은행 운영으로 책임기관으로서 신뢰도를 향상시켰다.

2017년 「병원체자원의 수집‧관리 및 활용촉진에 관한 법률(이하 ‘병원체자원법’)」과 2018년 「유전자원의 접근‧이용 및 이익 공유에 관한 법률(이하 ‘유전자원법’)」이 전면 시행되고 국내에도 나고야의정서가 발효(2017. 8.)되면서 병원체자원에 대한 국산 균주 확보, 국외 수출‧입 및 활용 등에 대한 관리 체계를 마련하게 되었다[1].

2020년 1월 이후 전 세계적으로 관심이 집중된 코로나바이러스감염증-19(코로나19) 발생으로 신변종 감염병에 대한 공포와 감염병에 대한 인식이 높아지면서 우리나라도 코로나19 국내 유입 직후 국가병원체자원은행(National Culture Collection for Pathogens, NCCP)에서 국내 분리 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) 균주를 신속하게 확보하여 분양을 개시하였다. 또한, 국제 협력을 통해 미래 신종감염병 발생 대비를 위한 다양한 병원체자원을 확보하고자 노력하고 관련법과 제도를 구체화하여 병원체자원 사용에 대한 편의성을 제공하였다.

2020년 9월 질병관리청이 개청되어 국가병원체자원은행을 운영하는 병원체자원관리과(구, 병원체자원관리팀)가 직제화되면서 이 은행 운영과 병원체자원법 이행을 위해 제1차 병원체자원관리종합계획(2021–2025)을 마련하였고 체계적으로 병원체자원에 대한 국가 책임기관 및 수집‧기탁‧등록‧보존 기관으로서 병원성 미생물자원 관리의 중추적 역할을 수행하고 있다[2]. 국가병원제자원은행은 2023년 말 기준, 병원체자원 총 32,182주를 보유하고 이 가운데 7,944주가 병원체자원 관리 목록에 등재되었으며 3,194주가 자원화되어 분양되고 있다. 자원화된 자원들은 감염병 연구기관, 교육기관, 보건의료‧식품 및 바이오의약품 관련 산업체에 백신‧치료제 개발 연구, 진단 개발 연구, 정도관리 및 제품 개발, 감염병 관련 교육 등에 활용되도록 분양되고 있다. 이외에도 병원체자원에 대한 분석‧평가 결과 및 특성 정보 제공, 분야별병원체자원전문은행 운영 사업을 지원하고 있다.

코로나19 발생 이후인 2020년부터 2023년 사이에는 인플루엔자를 포함한 다른 호흡기 감염병 발생현황이 매우 저조한 상황에서 의료기관에서는 인플루엔자바이러스가 거의 분리되지 않았고, messenger RNA 백신 플랫폼이 대두되고 신속진단 검사가 절실한 상황에서 SARS-CoV-2 병원체자원의 분양 요청이 두드러지게 많았다.

이외에도 국가병원체자원은행에 등재된 병원체자원들은 호흡기 감염병 예방 및 치료제 연구, 진단제 개발을 위한 특이도 분석 연구 및 교차 확인을 위한 대조 물질, 다제내성 의료감염 관련 감염병 등의 감염 경로, 원인 병원체 특성, 발병 기작 연구에 이용하기 위해 주로 분양되었다.

최근 분양신청자들은 병원체자원의 실물뿐 아니라 유전체 등 다양한 특성 정보를 요구하기 때문에 국가병원체자원은행은 보유 병원체자원의 고부가가치화와 고품질 자원 관리를 위해 매년 품질경영시스템(ISO 9001)을 운영하여 체계적인 보존‧관리 업무를 수행하고 있다. 2022년에는 한국인정기구 공인 생물자원은행 국제표준(ISO 20387)에 적격하다는 인정을 획득하여 생명연구자원의 표준화된 체계에 따라 운영되고 병원체자원의 품질확인서는 시스템에 등록하여 온라인으로 확인이 가능하도록 하고 있다. 이 글에서는 코로나19 발생 이후 최근 4년간 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원의 현황을 상세히 소개하고 과거 2019년까지의 병원체자원 현황과 비교하여 국내 자원의 종류별, 활용 분야와 활용 목적 등의 정보를 제공하며 국내 분리균주 보유현황 등 국가병원체자원은행의 활동을 소개함으로써 코로나19 등 감염병 발생 대응에 기여와 공중보건학 분야에서 국내 균주 확보와 활용의 중요성을 강조하고자 한다.

2020년부터 2023년까지 국가병원체자원은행 누리집, 온라인분양창구 및 질병보건통합관리시스템을 통해 분양된 병원체자원 번호를 기반으로 분석하였다. 연도별, 월별 분양 현황 및 활용목적별 분양기관과 분양 현황을 분석하였고 분양된 병원체자원을 종류별로 분석하였다. 또한 동 기간의 질병관리청 감염병별 발생 감시 보고 자료를 분석하여 연도별 감염병 발생과 분양된 병원체자원 가운데 감염병을 일으키는 원인 병원체의 활용 목적 및 관련성을 분석하였다.

1. 연도(분기별) 및 자원종류별 분양 현황

2020년부터 2023년까지 분양된 병원체자원은 총 15,312건(주)으로 각 연도별로 2020년 130종 3,047건(주), 2021년 161종 3,988건(주), 2022년 187종 4,925건(주), 2023년 177종 3,352건(주)으로 연평균 약 3,800건이 분양되었다. 분기별 분양 건수는 연도별로 약간의 차이는 있으나 2022년을 제외하고는 대체로 2분기에 많이 분양(약 30.5%)되었고, 월별로는 3월(1,841건)과 4월(1,507건)에 주로 분양되었다. 2020년부터 2023년까지 세균은 6,581주, 진균은 290주, 바이러스는 3,235주, 파생물질은 5,206건이 분양되었다. 자원 종류별 분양 현황 분석 결과 바이러스와 파생물질은 2020년부터 2022년까지 코로나19 발생 이전 과거 5년(2015–2019)에 비해 바이러스는 554주, 917주, 1,038주, 파생물질은 1,366주, 1,421건, 1,698건으로 뚜렷하게 분양이 증가되었고 2023년에는 바이러스는 726주, 파생물질은 721건으로 전년대비 감소(각각 30.1%와 57.7%)하였다. 세균 자원은 총 260종 6,581주가 분양되었는데, 과거 5년 분양 건(5,128건)보다 약 28.3% 증가되었다. 자원별로 연평균 분양 건수는 세균 약 1,645주, 진균 약 72주, 바이러스 약 809주, 파생물질 약 1,300건이었다(표 1).

최근 4년간 연도(분기별) 및 자원종류별 분양 현황
연도분기분양(건/주)세균(종/주)진균(종/주)바이러스(종/주)파생물질(건)
2020년1분기51/48038/1581/512/100217
2분기79/1,02251/49812/1916/137368
3분기82/75854/22613/2015/155357
4분기73/78751/1877/1415/162424
소계130/3,04793/1,06920/5817/5541,366
2021년1분기113/96997/3401/815/328293
2분기74/1,06545/39814/1815/220429
3분기96/1,23982/5465/99/220464
4분기74/71553/3137/1814/149235
소계161/3,988125/1,59717/5319/9171,421
2022년1분기104/1,76981/66310/1313/330763
2분기93/98463/48715/4815/136313
3분기112/1,27284/53511/1917/313405
4분기119/90098/3955/2916/259217
소계187/4,925143/2,08024/10920/1,0381,698
2023년1분기91/90874/4604/613/280162
2분기115/1,04689/64615/2711/110263
3분기102/72675/32715/2312/192184
4분기112/67289/40211/1412/144112
소계177/3,352138/1,83520/7019/726721
총계322/15,312260/6,58137/29025/3,2355,206


2. 분양신청 활용 목적 및 기관별 분양 현황

병원체자원 활용계획의 목적별 분양 현황을 분석한 결과, 진단기술 연구와 백신‧치료제 연구 목적이 각각 10,591건(69.2%)과 2,509건(16.4%)으로 가장 높은 것으로 나타났다. 목적별 연평균 분양 건수는 백신‧치료제 연구(629건), 진단기술 연구(2,647건), 정도관리(161건), 교육용(268건), 기타(122건)로 분석되었다. 백신‧치료제 연구 목적의 분양은 2020년에 전년도 대비 162.3% (191건→501건)나 증가하였고, 2023년까지 지속적으로 증가 추세를 보였다. 진단기술 연구를 위한 분양도 2019년에 비해 2020년에 153.3% (786건→1,991건) 증가하였고 2022년에는 3,816건으로 2020년 대비 109.1%로 대폭 증가된 것으로 분석되었다. 식품미생물 검사 및 품질관리 등 정도관리 목적으로 647건(14.5%)이 분양되었는데 2020년부터 계속 감소하였고 2023년에는 연평균 대비 24.6%나 감소한 것으로 나타났다. 또한, 교육용으로 분양된 자원들 대부분은 보건소의 감염병 검사 담당자 교육과 의과대학 등 미생물 기초실습 교육의 참조균주로 이용할 목적으로 요청되었으며 코로나19 발생 이전 과거 5년 평균 분양 건(497건)에 비해 코로나19 발생 이후 감소한 것으로 나타났다. 국‧공립연구기관은 교육과 백신‧치료제 연구 목적의 활용이, 대학 및 비영리기관에서는 진단기술 연구와 백신‧치료제 연구 목적의 활용이, 민간영리기관에서는 진단기술 연구 목적의 활용이 많은 것으로 나타났다(표 2).

최근 4년간 분양신청 활용 목적 및 기관별 분양 현황
활용 목적기관 구분2020년2021년2022년2023년소계
백신‧치료제 연구국‧공립연구기관3496214144488
대학 및 비영리기관652743193431,001
민간영리기관402406113991,020
소계5017766465862,509
진단기술 연구국‧공립연구기관1,6102,084694944,482
대학 및 비영리기관78127416345966
민간영리기관3033242,7061,8105,143
소계1,9912,5353,8162,24910,591
정도관리국‧공립연구기관79593822198
대학 및 비영리기관34493211126
민간영리기관388910789323
소계151197177122647
교육(의과학, 보건소)국‧공립연구기관--199266465
대학 및 비영리기관18813652100476
민간영리기관4885--133
소계2362212513661,074
기타a)국‧공립연구기관8337512137
대학 및 비영리기관2215251779
민간영리기관632075-275
소계1682593529491
총계3,0473,9884,9253,35215,312

단위: 주 또는 건. a)항균제 효능 분석, 바이오필름 형성 및 저해능 측정, 신변종 감염병 융합 연구, 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등.



분양신청 기관별로 국‧공립연구기관은 2,676건(17.5%), 대학 및 비영리기관은 3,625건(23.7%), 산업계 및 민간영리기관은 9,011건(58.8%)의 분양이 이루어졌다. 국‧공립연구기관에는 연평균 약 669건이 분양되었는데 2020년 이후 지속적으로 분양이 증가하여 2022년에는 연평균 대비 41.8%가 증가(1,150건/669건)된 것으로 나타났고 대학 및 비영리기관에는 연평균 약 906건이 분양되었고 2022년까지 꾸준히 증가하다가 2023년에는 전년대비 크게 감소(2,931건→1,998건)하였다(표 3).

최근 4년간 분양신청 기관별 분양 현황
연도국‧공립연구기관대학 및 비영리기관민간영리기관
2020년28/38786/854110/1,806130/3,047
2021년38/60186/1,111142/2,276161/3,988
2022년49/1,15099/844163/2,931187/4,925
2023년33/53874/816168/1,998177/3,352
총계70/2,676159/3,625232/9,011322/15,312

단위: 종/건(주).



3. 자원 종류별 분양 및 활용 목적

가장 많이 분양된 세균 자원은 Escherichia coli (1,539주)와 Salmonella enterica (666주)로 항생제 개발 및 평가, 교육용 및 진단키트 개발과 먹는 물 수질공정 또는 식품공전 시험법 표준균주로 활용할 목적으로 분양되었다. 또한, Staphylococcus aureus (362주), Pseudomonas aeruginosa (290주), Streptococcus pneumoniae (265주), Klebsiella pneumoniae (246주), Acinetobacter baumannii (163주) 종들이 분양되었는데, 대부분 4급 법정감염병을 일으키는 의료관련감염병 원인균이었다. 이들은 식‧의약품 분석기관의 정도관리와 진단기술 연구 목적, 항생제내성균 분자진단 시약 개발 시 교차반응과 펩타이드 항생제 개발 등의 항균력 효능 분석에 활용할 목적으로 분양되었다(보충 표 1; available online).

진균 자원 분양은 총 37종 290주로 과거 5년간(2015–2019) 분양된 건(45종 369주)보다 적은 것으로 나타났다. Candida 속 분양 166주 가운데 Candida albicans가 79주로 가장 많이 분양(47.6%)되었으며, Candida auris가 36주, Candida glabrata가 18주 순으로 분양되었다. Cryptococcus neoformans가 34주, Aspergillus fumigatus가 16주로 분양되었고 이외 다른 종들은 대부분 10주 내외로 분양되었다. 분양 자원들은 진단제 및 검사 제품의 성능 평가를 위한 진단기술 연구에 활용할 목적이 대부분이었다(61.4%). 2022년에는 백신‧치료제 연구 목적 분양이 많았는데(33주) 이들은 항진균제 치료제 개발 연구 및 신약개발 위한 in vitro 유효성 평가에 이용할 목적 분양이었다(보충 표 2; available online).

바이러스 자원 대부분은 백신‧치료제 연구와 진단기술 연구 목적으로 분양되었다. 총 25종 3,235주 가운데 SARS-CoV-2, Influenza A virus, Dengue virus 자원 순으로 분양되었다. 2020년에 일시적으로 Human coronavirus NL63 분양이 증가되었다가 점차 감소되었고 2023년에는 한 건도 분양되지 않았다. 2023년에는 국가병원체자원은행에 수탁되어 있던 Hantaan orthohantavirus의 품질확인 및 자원화가 완료되어 분양이 개시되었으며 동물 등 매개체전파 감염병을 일으키는 병원체인 Japanese encephalitis virus 및 Zika virus는 해마다 분양 건수가 증가되는 것으로 나타났다(보충 표 3; available online).

미생물 병원체에서 유래된 파생물질은 총 5,206건이 분양되었는데, 대부분 핵산 형태(RNA, DNA)의 분양이었고 바이러스는 31종의 RNA 또는 DNA가 4,461건, 세균은 47종의 DNA가 649건 분양되었다(종 목록 생략). 이 가운데 SARS-CoV-2 RNA가 2,992건 분양되어 67% 정도 차지하였고, 다음으로 Influenza A virus, Influenza B virus, Dengue virus, Adenovirus 종의 RNA 또는 DNA도 분양되었다. 세균은 S. pneumoniae, Haemophilus influenzae, P. aeruginosa 종의 DNA 분양이 많았고 그 밖에 항혈청, 재조합 물질 등으로 96건이 분양되었다(표 4).

핵산 등 파생물질 종류별 분양 현황
자원구분2020년2021년2022년2023년
바이러스 RNA 또는 DNA1,0361,2761,5555944,461
세균 DNA28613612998649
기타a)449142996
총계1,3661,4211,6987215,206

단위: 건. HIV=human immunodeficiency virus. a)기타(n=96): Mycobacterium tuberculosis, Orientia tsutsugamushi 및 Rotavirus 등 재조합 벡터(n=30), Influenza A와 B 항혈청(9), O. tsutsugamushi 항혈청(n=43), HIV 항혈청(n=10), Vaccinia virus 등 재조합(n=4).



2020년 1월, 국내에서 처음 SARS-CoV-2가 분리되어 국가병원체자원은행은 당해 2월 17일부터 국내 분리 균주 분양을 개시하였다. 국가병원체자원은행에서 보유하고 있는 국내 분리 SARS-CoV-2 67주 가운데 NCCP 43326 (A 계통), NCCP 43381 (B.1.1.7 계통), NCCP 43390 (B.1.617.2 계통), NCCP 43408 (BA.1 계통)는 100주 이상 분양되었다. 2020년 바이러스 실물자원 및 핵산 형태의 파생물질로 720건이 분양되었고 2021년에는 1,682건이 분양되어 133.6%가 증가되었다. 이후 서서히 감소 추세를 보이며 2023년에는 706건으로 병원체 분리 최초 보고한 해의 분양 수준을 유지하였다. SARS-CoV-2 자원은 주로 백신‧치료제 연구와 진단기술 연구 목적으로 분양되었다. 백신‧치료제 연구에 활용할 목적 분양은 2021년에 전년대비 183.7% (179건→508건)가 증가되었다가 2022년 이후 감소하였다. 진단기술 연구 목적 분양은 2022년까지 계속 증가되다가 2023년에는 전년 대비 218.7% (1,345건→422건)로 크게 감소되었다. 기타 활용 목적으로 신변종바이러스 감염병 대응 융합연구 및 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등이 있었다.

2020년부터 2023년까지 SARS-CoV-2의 기관별 분양활용 목적을 분석한 결과 보건의료 산업체인 민간영리기관에서 진단기술 연구 목적 활용 분양 건이 48.9% (2,341건/4,785건)로 가장 많았다. 1,034주(건)를 분양 신청한 국‧공립연구기관과 대학 및 비영리기관은 주로 백신‧치료제 연구 목적 활용 비중이 높았다. 정도관리 목적으로는 SARS-CoV-2의 확인 진단 제품 개발 단계에서 제품 성능에 대한 분석실험용 물질과 표준물질로 활용하고자 분양되었다(표 5).

최근 4년간 코로나바이러스감염증-19 원인 바이러스 자원 활용 목적과 기관별 분양 현황
활용 목적기관 구분2020년2021년2022년2023년소계
백신‧치료제 연구국‧공립연구기관4221511999475
대학 및 비영리기관132251181146710
민간영리기관5422333103
소계1795083232781,288
진단기술 연구국‧공립연구기관154941744525
대학 및 비영리기관93194163117567
민간영리기관4129037652612,341
소계5201,1461,3454223,433
정도관리국‧공립연구기관-6--6
대학 및 비영리기관5---5
민간영리기관5-3-8
소계1063-19
기타a)국‧공립연구기관5144528
대학 및 비영리기관682117
소계11226645
총계7201,6821,6777064,785

단위: 주 또는 건. a)신변종 감염병 융합 연구, 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등.



4. 국가병원체자원은행 보유 및 분양자원 주요 활용 성과

2020년부터 2023년 사이에 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원들을 활용한 성과로 특히, 코로나19 백신‧치료제 개발을 위해 SARS-CoV-2를 이용한 다수의 연구논문과 특허 성과들이 발표되었다[3]. 이 가운데 SARS-CoV-2 NCCP 43326 균주를 활용하여 2020년부터 2022년까지 항바이러스 조성물 개발, 코로나19 예방 및 치료용 조성물 개발 등의 활용 성과가 보고되었고 민간산업체에서 발명된 백신 후보물질의 비임상 효과에 대한 분석 평가결과가 발표된 바 있다.

또한, 2020년에 식중독균 동시검출용 조성물 및 방법 발명 특허에 E. coli NCCP 15656 등 3주가, 2021년에 결핵균 및 비결핵항산균 검출 진단방법 및 키트 발명 특허에 Mycobacterium spp. NCCP 15725 등 5주가 활용 등재되었다. 이외에 2020년 수산물 위해 미생물 신속검출법 개발 및 신기술 적용 시스템 구축 연구에 Clostridium perfringens NCCP 15911 1주, Vibrio cholerae NCCP 14552 1주, E. coli NCCP 14039 등 3주, Norovirus 합성 RNA NCCP 76066 등 2건이 이용되어 식중독균 5주 동시진단법 및 식중독바이러스 3주의 동시진단키트 개발이 진행된 바 있다.

국산 균주를 국가인증시험서의 참조균주로 적용하기 위해 정도관리용 목적으로 다수가 분양되었는데, 한국산업표준(Korean Industrial Standards) 규격 시험의 국외 미생물 시험균주를 대체한 한국형 균주 발굴에 활용할 목적으로 분양된 황색포도알균(S. aureus NCCP 12311)이 2023년 12월 한국산업표준 시험용 균주로써 플라스틱 및 기타 비다공성 표면에서 항균활성측정 표준(KS M ISO 22196)에 적용 가능하도록 확정 고시된 바 있다.

제1차 병원체자원관리종합계획(2021–2025)의 일환으로 추진된 질병별 패널 병원체자원 개발 연구를 통해서 국가병원체자원은행 보유 수막염 유발 세균들의 분자생화학적, 유전학적 분석이 수행되었으며 총 4종 29주(Neisseria meningitidis NCCP 13748 등 2주, Listeria monocytogenes NCCP 14396 등 5주, Streptococcus pyogenes NCCP 11614 등 15주, S. aureus NCCP 10826 등 7주)가 해당질환의 패널자원으로 선정되어 국가병원체자원은행 누리집에 특성 정보와 함께 게시되었다.

이외에도 2022년 식품의약품안전평가원에서는 SARS-CoV-2 NCCP 43381 등 5주를 이용하여 「코로나19 치료제 in vitro 효력시헙법」 안내서를 제정하였고, 2023년도에는 한국균학회에서 곰팡이에 대해 우리말 이름짓기를 기획하여 「한국 곰팡이 100」을 출간하면서 C. albicans NCCP 32700, C. glabrata NCCP 32705, Epidermophyton floccosum NCCP 22457를 우리말 이름과 함께 등재하였다.

2020년 1월은 전 세계적으로 코로나19의 국제적 공중보건 비상사태가 선포되면서 어려움의 연대를 맞은 해였다. 원인 바이러스인 SARS-CoV-2는 세계 각국을 강타하며 사회경제적, 건강, 교육활동 및 문화생활 등 여러 분야에 큰 영향을 끼쳤다. 2023년 3월 WHO의 공식적인 비상사태가 종식되면서 우리는 거의 3년 4개월간 이 질환의 환경에서 새로운 삶의 방식으로 변화되어 적응하였고 감염병 대응을 위해서는 전 분야에서 국내외 공동체의 협력이 필요하다는 것을 절실히 깨달았다[4].

코로나19를 겪으면서 신종감염병에 대한 미래대응을 위해 감염병 신속 진단과 백신개발의 시장이 확대되어 이 개발의 원천물질로 이용되는 병원체자원의 활용이 증대되었으며 생명자원이 국가 자산으로써 중요한 가치가 있는 것으로 인식되었다.

본 글은 2020년부터 2023년까지 최근 4년간 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원을 연도별, 자원 종류별, 분양 목적별, 분양 기관별로 분석하여 이 자원들이 백신‧치료제 개발 연구, 진단제‧진단키트 개발 연구, 식‧의약품 분석기관의 정도관리 등의 대조물질 및 교차분석용 물질 등으로 활용된 현황을 코로나19 이전 과거 분양 현황(2015–2019)과 비교하여 알아보고자 하였다.

총 분양 15,312건 중 2020년에는 3,047건이 분양되었는데 이는 전년대비 78.6% 증가(2019년, 1,706건)된 것으로 나타났고, 이후 2022년까지 꾸준히 증가하다가 2023년에 약간 감소하였다. 월별로는 2021년을 제외하고 모두 3월과 4월에 특히 분양 건이 높은 것은 과거 3월과 10월에 분양 건이 높았던 것과 달리 10월 분양 건이 다른 월에 비해 줄어든 것으로 나타났다. 이는 2020년 발생한 코로나19 영향으로 감염병 신속진단 및 백신연구 등의 산업체 및 연구기관에서 활용이 코로나19 방역으로 비대면 활동이 많았던 대학 등 교육기관에서의 활용보다 높았기 때문이라고 생각한다.

자원 종류별 분양 현황 분석 결과, 세균이 260종 6,581주, 진균이 37종 290주, 바이러스가 25종 3,235주, 파생물질이 5,206건 분양되었는데, 파생물질과 바이러스가 과거 5년 평균 203주와 257건 분양된 것에 비해 각각 298.5% (809주)와 405.8% (1,300건)로 대폭 증가하였고 세균과 진균의 분양은 예년 수준을 유지하였다[5].

총 15,312건 중 분양기관별로는 민간영리기관의 분양(9,011건)이 국‧공립연구기관(2,676건)과 대학 및 비영리기관(3,625건)에 비해 매우 높았고, 총 분양 건의 58.8%를 차지했다. 자원의 주요 활용 목적과 기관별 분양을 살펴보면 감염병 관련 병인기작, 항생제 내성 및 특성 분석 기초연구에 활용할 목적인 백신‧치료제 연구용으로는 2,509건(16.4%)이, 감염병 진단제‧검사키트 개발 연구용으로는 10,591건(69.2%)이, 식‧의약품 품질 및 장내세균 검사 시 유효성 평가, 대조물질 및 참조균주로 활용하는 정도관리 목적으로는 647건(4.2%)이 분양되었다. 신변종 감염병 발생으로 바이오의약품 산업 분야에 투자와 관심이 높아져 관련 제품 개발과 상용화에 가장 많이 활용된 것으로 생각한다.

자원별 분양 현황 분석 결과, 4년 동안 꾸준히 분양된 세균 자원은 2급과 4급 감염병을 일으키는 병원체들로서 대부분 장관감염증 유발 병원체인 E. coli, S. enterica serotypes (Enteritidis, Typhimurium), Bacillus cereus, L. monocytogenes 종이 주를 이루었고, V. cholerae, Campylobacter jejuni, C. perfringens 종도 100주 내외로 예년과 비슷하게 분양되었는데, E. coli 종은 과거 5년의 연도별 분양 건에 비해 2020년부터 2023년까지 더 많은 건수가 분양되었고 세균성이질을 일으키는 Shigella 속에 속하는 종류들의 분양은 다소 감소되었다. 또한, 장티푸스와 파라티프스 질환 원인 병원체인 Salmonella Typhi (87건)와, Paratyphi A (62건)와 B (48건)의 분양도 예년보다 약간 감소하였다. 이 병원체들에 의한 장티푸스, 파라티푸스, 세균성이질의 발생 신고 현황을 보면 각각 2020년에는 39건, 58건, 29건이, 2021년에는 61건, 29건, 18건이, 2022년에는 38건, 31건, 31건이, 2023년에는 19건, 22건, 37건이 보고되어 과거 5년에 비해 다소 감소한 것으로 나타났다[6-8].

그러나 최근 4년간 꾸준히 분양이 증가된 E. coli에 의한 장출혈성대장균 감염증(E. coli, 독소형 stx 1, stx 2 보유)의 과거 10년 환자발생 보고는 2020년에 가장 높았고 이후에도 계속 증가하는 것으로 나타났다[6]. 이외에 표본감시대상 4급 감염병 가운데 살모넬라균 감염증과 캄필로박터균 감염증에 대한 발생도 높은 것으로 보고 되었는데, 특히 장병원성대장균(enteropathogenic E. coli) 감염증은 2020년부터 2022년에 비해 2023년에 급격하게 환자 보고가 많았고(110건→360건→920건→1,963건), 클로스트리듐 퍼프린젠스 감염증은 급격하게 줄어들었다(3,146건→3,151건→1,890건→423건) [8].

이 감염병에 대한 원인 병원체들은 수인성 질환 진단키트 개발과 식품공전 일반미생물 실험 시 양성 대조군, 식품매개 감염병을 일으키는 미생물 시험균주로써 식품분석 기관의 주기적인 정도관리 평가를 위한 목적과 미생물 배지 적합성 성능평가 및 보건기관 감염병 검사 교육에 활용할 목적으로 꾸준히 분양된 것으로 나타났다.

세균 자원 가운데 폐렴과 수막염 증상을 유발하는 2급 감염병 폐렴구균 감염증 원인균인 S. pneumoniae는 과거 5년 전 평균 분양 건보다 170.4% (98건→265건) 증가하였다. 질병관리청 감염병 감시연보에 따르면 S. pneumoniae에 의한 폐렴구균 환자도 2015년부터 2019년까지 계속 증가하는 추세였는데(2014년 36명, 2015년 228명, 2016년 441명, 2017년 523명, 2018년 670명, 2019년 526명), 2020년부터 감소하다가 2023년에 소폭 증가한 것으로 나타났다(2020년 345명, 2021년 269명, 2022년 339명, 2023년 428명). 그러나, 이 감염병의 원인 병원체자원 분양은 2018년도와 2023년도에만 예외적으로 감소하였고 2022년까지는 지속적으로 분양되었다. 주로 해당 병원체 항원 검출 키트 개발, 폐렴구균 생화학적 및 유전체 정보 분석을 통한 백신효과 검증 등에 이용할 목적과 진단기술 연구 목적 가운데 코로나19 등 다른 병원체에 의한 원인 호흡기질환 진단검사 제품 개발의 특이도 분석을 위한 음성 대조시험균주로의 활용도 많은 것으로 나타났다.

세균성 호흡기 감염병인 성홍열 환자는 2018년과 2019년에 감소 경향을 보였는데 2020년 2,300건, 2021년 678건, 2022년 505건, 2023년 803건으로 보고되면서 증가 경향을 보였다. 최근 4년 S. pyogenes 자원 분양은 과거 5년 평균 건수(48건)와 비슷하게(49건) 꾸준히 분양된 것으로 나타났다. 또한, 백일해 환자 발생은 2016년부터 2018년까지 계속 증가되다가 2019년에 대폭 감소한 것으로 나타났는데(2016년 129건, 2017년 318건, 2018년 980건, 2019년 496건), 최근 4년 동안에도 과거에 비해 크게 감소한 것으로(2020년 123건, 2021년 21건, 2022년 31건, 2023년 292건) 확인되었다[7]. 이 감염병의 원인 병원체 Bordetella pertussis 종은 과거에 연 4건 내외로 분양된 것에 비하면 2020년에는 18건, 2021년에는 9건, 2022년에는 13건, 2023년에는 34건으로 분양 건이 증가한 것으로 나타났다. 이는 환자 발생보고 감소와 상관없이 코로나19 발생으로 진단제 개발 등 특이도 시험의 음성대조균주로 활용할 목적으로 분양된 것과 세균성 호흡기 감염병에 대한 관심도 높아진 것에 대한 영향으로 생각된다.

국가병원체자원은행은 항생제 및 의료관련감염질환 관련 유용 병원체자원 수집 강화를 위해 2020년 3월과 4월에 항생제내성균 전문은행과 다제내성균 전문은행을 지정하여 협력망을 확대하였고 항생제 내성기전 연구 등 국가연구개발사업 및 원헬스 사업 실태조사를 통해 확보된 의료관련감염증 유발 항생제 내성균주로 methicillin resistant S. aureus (MRSA), P. aeruginosa, K. pneumoniae, A. baumannii 종을 기탁받아 현재 약 730주가 등재되어 있고 이들은 다분양되는 자원에 해당된다.

2020년부터 2023년까지 2급감염병으로 지정된 반코마이신내성황색포도알균(vancomycin-resistant S. aureus,VRSA) 감염증을 일으키는 VRSA는 17주가, 4급감염병으로 지정된 MRSA감염증을 일으키는 MRSA는 50주가 분양되었다. 이외 표본감시 대상 카바페넴내성장내세균속균종(carbapenem-resistant Enterobacteriaceae, CRE) 감염증을 일으키는 대표적인 균주 K. pneumoniae는 246주, Enterobacter spp.는 91주가 다제내성아시네토박터바우마니균(multidrug-resistant A. baumannii) 감염증을 일으키는 A. baumannii는 163주가, 다제내성녹농균(multidrug-resistant P. aeruginosa) 감염증을 일으키는 P. aeruginosa는 290주가 분양되었는데 모두 2020년(27주), 2021년(33주), 2022년(79주)에 비해 2023년에 많이(151주) 분양되었다.

이들은 신규 항생제 유효물질 개발 및 내성기작 연구, 항생제 검사 키트 패널 균주 및 성능평가와 미생물 분석기 및 수질공정시험법 등 국제공인시험기관 운용위한 정도관리 표준균주로 활용되고 코로나19 분석용 의료기기 허가를 위해 교차반응 특이도 실험에 활용할 목적으로도 분양되었다. 지속적인 의료관련감염 원인 병원체자원 활용은 2017년부터 CRE가 2급 법정감염병으로 지정고시 되면서 해마다 증가하는 환자에(2020년 18,113건, 2021년 23,311건, 2022년 30,548건, 2023년 38,393건) 대한 전수 감시 대상 감염병으로의 변화와 환자 의료관련감염 국가 종합대책과 감시체계 확대 강화의 영향으로 판단되며, 향후 진단제 및 치료제 개발 등 자원 활용의 성과를 확인하여 국민들에게 정보를 제공할 필요가 있다고 생각한다.

2020년부터 분양된 SARS-CoV-2는 생물안전밀폐 3등급 수준의 시설이 있는 기관에만 분양이 가능했기 때문에 해당 시설을 갖추지 못한 민간영리기관에서 분자 유전학적 진단제 개발과 음성과 양성 대조 시험균주로 활용하기 위해서는 RNA 형태로의 분양 요청이 많았다. 총 분양 건의 31.3%를 차지할 정도로 병원체자원 한 종류로는 많은 비중을 차지하여 2022년까지 지속적으로 증가하다가 2023년 코로나19 종식과 함께 분양이 감소한 것으로 나타났다. 이 기간 동안의 당연한 분양 현황 결과이며 SARS-CoV-2 자원 분양은 진단기술 연구 목적(71.7%)으로 민간영리기관에서 가장 많이 분양된 것으로(48.9%) 나타났다.

코로나19가 발생하면서 인플루엔자 발생 보고는 예년과 크게 달랐다. 인플루엔자 환자 감시를 위한 절기별 인플루엔자 바이러스 병원체 검출 감시 현황을 살펴보면 2019–2020절기에 A형은 1,122건, B형은 49건이 2020–2021절기에는 미검출, 2021–2022절기에는 A형만 38건으로 보고되다가, 2022–2023절기에는 A형이 1,296건, B형이 45건으로 다시 증가하기 시작했다[9]. 2020–2021절기와 2021–2022절기에 인플루엔자 유행이 없었던 것은 코로나19 유행으로 인해 정부 방역 강화, 예방접종 및 철저한 개인위생 관리의 영향으로 생각된다.

2022–2023절기에 검출된 병원체는 아형별로 A (H3N2)형이 1,085건, A (H1N1 pdm09)형이 211건, B형이 45건 순으로 확인되었다. 원인 병원체인 Influenza A와 B virus 자원은 코로나19 발생 이전 시기와 비슷하게 분양되었는데, 2022년에 가장 많이 분양되었고(142주), 인플루엔자 천연물 백신개발 연구, 항바이러스 효능평가 및 동시 진단제품 개발 성능 검증뿐 아니라 두 아형 모두 코로나19 진단용 특이도 검사 시 시험균주로 활용할 목적의 분양이 가장 높은 것으로 나타났다.

대표적인 매개체 전파 감염질환 원인 병원체인 Dengue virus, Japanese encephalitis virus, severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus, Zika virus가 관련 감염질환 검사의 교차반응 분석 시 양성 대조균주와 플라비바이러스 백신 후보물질 개발 및 항바이러스제 개발 등의 활용 목적으로 각각 251주, 69주, 130주, 56주가 분양되었는데, 코로나19로 해외유입 및 방역이 강화된 이유인지 환자발생은 크게 감소한 것으로 나타났다. 뎅기열 환자는 2020년 43명, 2021년 3명, 2022년 103명, 2023년 205명이, 일본뇌염 환자는 2020년 7명, 2021년 23명, 2022년 11명, 2023년 16명이, 중증열성혈소판감소증후군(SFTS) 환자는 2020년 243명, 2021년 172명, 2022년 193명, 2023년 198명이 신고되었다[8].

코로나19 대유행을 겪으면서 전 세계적으로 기후변화에 따른 미래발생 신종감염병으로 인수공통감염병을 경고하고 있고 이 감염병에 대한 대비가 핵심 대응영역으로 인식되고 있다.

질병관리청은 신종감염병 대유행 대비 중장기 계획(2023–2027)을 마련하여 신종감염병 대비 100/200일 초고속 백신‧치료제 개발 체계 구축의 일환으로 국내외에서 우선순위 발생 대비 감염병(9종)을 선정하였다[10]. 이 가운데 신증후군출혈열이 포함되어 국가병원체자원은행에서도 수집된 신증후군출혈열 원인 병원체인 한탄바이러스(Hantaan orthohantavirus)에 대해 자원화와 품질확인을 통해 2023년에 처음으로 분양을 개시하였다. 최근 4년 이 병원체에 의한 감염병 환자도 2020년 270건, 2021년 310건, 2022년 302건, 2023년 447건으로 꾸준히 증가하는 경향을 보여 더 많은 자원을 확보하여 감염병 대응 중장기 계획 실천과 보건의료 산업 및 연구개발에 국내 자원이 잘 활용될 수 있도록 하여야 할 것이다[8].

파생물질은 최근 4년간 총 5,206건이 분양되었는데 2020년부터 2022년까지 1,366건, 1,421건, 1,698건으로 꾸준히 증가되다가 2023년에 721건으로 감소되었다. 분양된 파생물질 종류는 재조합 물질 37건, 다클론항체 65건, 핵산물질 5,104건이고, 대부분 SARS-CoV-2의 RNA 핵산 형태로 많이 분양되었다(57.5%, 2,992건). 이 경향도 코로나19 발생으로 백신‧치료제 개발과 호흡기 질환 등 진단제 개발에 이용하기 위해 SARS-CoV-2를 바이러스 형태로 취급할 생물안전 연구 시설(biosafety level 3)을 보유하지 못한 산업체 및 연구기관에서 핵산 형태로 요청하는 경우가 많았기 때문이었다.

코로나19 유입 이후 2021년에 국가병원체자원은행 독립 건물이 완공되었고, 2022년에는 국가병원체자원은행이 국제공인 생물자원은행(ISO 20387)으로서 국내 최초로 인정받았다. 병원체자원 분양 활성화와 제도 마련을 위해 2021년 분양수수료 근거 조항이 병원체자원법에 신설되었고, 2022년에는 병원체자원은행 운영에 관한 고시가 제정되었으며 2020년부터 2023년까지 매년 분양 신청자들과 자원관리자들의 편의를 위해 병원체자원 기탁과 분양 정보시스템의 자원 입‧반출 관리, 전자서명 및 서식 등의 기능이 개선되었다. 신종감염병 발생 등 미래 질병에 대비하기 위해 2022년부터 2023년까지 국내 분리 SFTS virus와 Respiratory syncytial virus자원을 확보하였고 미국항생제내성균주은행(Antimicrobial Resistance Isolate Bank)과 독일생물자원센터(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen)를 통해서는 원헬스 및 항생제내성균감염질환 관련 표준균주를 제공받았다. 또한, 필리핀, 베트남, 페루 및 세네갈 등과 교류하면서 Dengue virus 및 Zika virus 등을 확보하기 위해 노력하고 있다.

나고야의정서 국내 발효(2017년 8월)로 전 세계적으로 자국의 유전자원(생물자원, 병원체자원 및 정보 등)을 보호하고 활용 시 이익을 공정하고 공평하게 공유해야 하는 것이 규제화되면서 감염병 대응과 예방의 연구개발에 이용되는 원천물질로써의 병원체자원도 확보와 활용에서 경쟁 심화 및 경제적 부담이 가중되었다. 이 글을 통해 2020년 코로나19 팬데믹으로 국내에서도 신변종 감염병 대응 및 호흡기 또는 기후변화 관련 질환에서 다양한 목적으로 분양된 병원체자원의 활용 현황이 소개됨으로써 코로나19 유행의 영향을 확인하고 국가병원체자원은행의 운영을 알리며 다양한 유전자원 이용자들이 의료 및 연구 현장에서 발굴한 미생물 병원체자원이 어떤 목적으로 활용되었는지 공유하여 국가병원체자원은행이 병원체자원 기탁등록보존기관이라는 인지도가 높아져 국내 분리 균주의 분양이 활성화 될 수 있을 것으로 생각한다.

향후에도 국가병원체자원은행은 병원체자원법에 따라 국내 병원성 미생물 자원에 대한 활용을 촉진하고자 국가 책임기관으로서 국내외 관계기관 협력과 지원강화 및 사용자 편의를 위한 시스템 고도화로 신뢰도를 높이며 기탁등록보존기관으로 병원체자원의 고부가가치화를 위해 고품질 자원생산과 다양한 정보를 확보하여 보건의료 연구 및 관련 산업분야에서 국산 자원이 더 많이 활용되도록 하고자 한다.

Funding Source: None.

Acknowledgments: None.

Ethics Statement: Not applicable.

Conflict of Interest: The authors have no conflicts of interest to declare.

Author Contributions: Conceptualization: SYK. Formal analysis: SYK, HWB. Data curation: SYK, HWB. Writing – original draft: SYK. Investigation: HWB, HRK. Methodology: HWB, HRK. Supervision: SYK, BHK. Writing – review & editing: SYK, HWB, HRK, BHK.

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Article

리뷰와 전망

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Published online July 11, 2024 https://doi.org/10.56786/PHWR.2024.17.27.2

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코로나바이러스감염증-19 발생 이후 국가병원체자원은행 병원체자원 분양 현황(2020–2023년)

김수연*, 방형원, 김혜린, 강병학

질병관리청 국립보건연구원 공공백신개발지원센터 병원체자원관리과

Received: May 28, 2024; Revised: June 3, 2024; Accepted: June 3, 2024

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Abstract

2017년 「병원체자원의 수집‧관리 및 활용촉진에 관한 법」이 시행되고, 2020년 9월 질병관리청은 개청되면서 청은 이 법의 주관부처가 되었고, 국가병원체자원은행은 병원체자원의 책임기관 및 기탁등록보존기관으로서 역할을 수행하고 있다. 해마다 유용 병원체자원을 확보하여 관리하며 보건의료 연구 및 산업분야에 다양한 목적으로 분양하고 있다. 최근 4년간 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원은 2020년에 3,047건, 2021년에 3,988건, 2022년에 4,925건, 2023년에 3,352건이었다. 월별로는 3월과 4월에 많이 분양되었고, 기관별로는 국‧공립연구기관(2,676건)과 대학 및 비영리기관(3,625건)보다 민간영리기관(9,011건)에서의 신청이 많았다. 분양 목적 별로는 백신‧치료제 연구용(2,509건)과 진단기술 연구용(10,591건)이 정도관리용(674건)과 교육용(1,074건) 목적에 비해 매우 많이 분양된 것으로 나타났다. 2020년에서 2023년에 걸친 코로나바이러스감염증-19 유행 상황으로 인해 동기간 중 이 감염증 원인 바이러스인 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)가 많이 분양(31.3%)되었고 파생물질도 진단제 개발 목적의 SARS-CoV-2 핵산 형태로의 분양이 57.5%나 차지하였다. 이 글에서는 2020년부터 2023년까지 병원체자원의 분양 현황을 소개하고 신변종 등 감염병 발생 대응 원천물질 및 식의약품 개발의 표준주로써 공중보건 분야에서 국내 자원이 널리 활용될 수 있도록 정보를 제공하고자 한다.

Keywords: 국가병원체자원은행, 병원체자원, 분양, 코로나바이러스감염증-19

서 론

핵심요약

① 이전에 알려진 내용은?

국가병원체자원은행은 질병관리청 국립보건연구원 병원체자원관리과에서 담당하며 병원체자원법에 의거 책임기관 및 기탁등록보존기관으로서의 역할 수행을 위해 병원체자원 수집, 수탁 및 분양과 생명연구자원 협력망 구축 및 분야별병원체자원전문은행 운영 업무를 수행하고 있다.

② 새로이 알게 된 내용은?

2023년 12월 말 기준, 국가병원체자원은행에 등재된 자원은 7,944건(주)이며 이 중 분양가능한 자원은 3,197건(주)으로 대학, 연구기관, 식품 및 제약업체에서 예방‧치료와 진단기술 연구에 활용되었다. 2023년까지 연평균 약 3,800건(주)이 분양되었다. 2022년까지는 진단기술 연구 목적으로 SARS-CoV-2가 다수 분양되었고 2023년 이후 코로나19 유행 종료와 더불어 감소되었다.

③ 시사점은?

코로나19 팬데믹 이후 병원체자원 분양 현황을 소개함으로써 보건의료 분야에 이용 현황과 동기간 감염병 발생과의 연관성을 파악할 수 있었으며, 2020년 2월 SARS-CoV-2를 확보하여 진단 및 백신‧치료제 개발을 위해 즉각적으로 제공하였고 표준화된 국가병원체자원은행 운영으로 책임기관으로서 신뢰도를 향상시켰다.

2017년 「병원체자원의 수집‧관리 및 활용촉진에 관한 법률(이하 ‘병원체자원법’)」과 2018년 「유전자원의 접근‧이용 및 이익 공유에 관한 법률(이하 ‘유전자원법’)」이 전면 시행되고 국내에도 나고야의정서가 발효(2017. 8.)되면서 병원체자원에 대한 국산 균주 확보, 국외 수출‧입 및 활용 등에 대한 관리 체계를 마련하게 되었다[1].

2020년 1월 이후 전 세계적으로 관심이 집중된 코로나바이러스감염증-19(코로나19) 발생으로 신변종 감염병에 대한 공포와 감염병에 대한 인식이 높아지면서 우리나라도 코로나19 국내 유입 직후 국가병원체자원은행(National Culture Collection for Pathogens, NCCP)에서 국내 분리 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) 균주를 신속하게 확보하여 분양을 개시하였다. 또한, 국제 협력을 통해 미래 신종감염병 발생 대비를 위한 다양한 병원체자원을 확보하고자 노력하고 관련법과 제도를 구체화하여 병원체자원 사용에 대한 편의성을 제공하였다.

2020년 9월 질병관리청이 개청되어 국가병원체자원은행을 운영하는 병원체자원관리과(구, 병원체자원관리팀)가 직제화되면서 이 은행 운영과 병원체자원법 이행을 위해 제1차 병원체자원관리종합계획(2021–2025)을 마련하였고 체계적으로 병원체자원에 대한 국가 책임기관 및 수집‧기탁‧등록‧보존 기관으로서 병원성 미생물자원 관리의 중추적 역할을 수행하고 있다[2]. 국가병원제자원은행은 2023년 말 기준, 병원체자원 총 32,182주를 보유하고 이 가운데 7,944주가 병원체자원 관리 목록에 등재되었으며 3,194주가 자원화되어 분양되고 있다. 자원화된 자원들은 감염병 연구기관, 교육기관, 보건의료‧식품 및 바이오의약품 관련 산업체에 백신‧치료제 개발 연구, 진단 개발 연구, 정도관리 및 제품 개발, 감염병 관련 교육 등에 활용되도록 분양되고 있다. 이외에도 병원체자원에 대한 분석‧평가 결과 및 특성 정보 제공, 분야별병원체자원전문은행 운영 사업을 지원하고 있다.

코로나19 발생 이후인 2020년부터 2023년 사이에는 인플루엔자를 포함한 다른 호흡기 감염병 발생현황이 매우 저조한 상황에서 의료기관에서는 인플루엔자바이러스가 거의 분리되지 않았고, messenger RNA 백신 플랫폼이 대두되고 신속진단 검사가 절실한 상황에서 SARS-CoV-2 병원체자원의 분양 요청이 두드러지게 많았다.

이외에도 국가병원체자원은행에 등재된 병원체자원들은 호흡기 감염병 예방 및 치료제 연구, 진단제 개발을 위한 특이도 분석 연구 및 교차 확인을 위한 대조 물질, 다제내성 의료감염 관련 감염병 등의 감염 경로, 원인 병원체 특성, 발병 기작 연구에 이용하기 위해 주로 분양되었다.

최근 분양신청자들은 병원체자원의 실물뿐 아니라 유전체 등 다양한 특성 정보를 요구하기 때문에 국가병원체자원은행은 보유 병원체자원의 고부가가치화와 고품질 자원 관리를 위해 매년 품질경영시스템(ISO 9001)을 운영하여 체계적인 보존‧관리 업무를 수행하고 있다. 2022년에는 한국인정기구 공인 생물자원은행 국제표준(ISO 20387)에 적격하다는 인정을 획득하여 생명연구자원의 표준화된 체계에 따라 운영되고 병원체자원의 품질확인서는 시스템에 등록하여 온라인으로 확인이 가능하도록 하고 있다. 이 글에서는 코로나19 발생 이후 최근 4년간 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원의 현황을 상세히 소개하고 과거 2019년까지의 병원체자원 현황과 비교하여 국내 자원의 종류별, 활용 분야와 활용 목적 등의 정보를 제공하며 국내 분리균주 보유현황 등 국가병원체자원은행의 활동을 소개함으로써 코로나19 등 감염병 발생 대응에 기여와 공중보건학 분야에서 국내 균주 확보와 활용의 중요성을 강조하고자 한다.

방 법

2020년부터 2023년까지 국가병원체자원은행 누리집, 온라인분양창구 및 질병보건통합관리시스템을 통해 분양된 병원체자원 번호를 기반으로 분석하였다. 연도별, 월별 분양 현황 및 활용목적별 분양기관과 분양 현황을 분석하였고 분양된 병원체자원을 종류별로 분석하였다. 또한 동 기간의 질병관리청 감염병별 발생 감시 보고 자료를 분석하여 연도별 감염병 발생과 분양된 병원체자원 가운데 감염병을 일으키는 원인 병원체의 활용 목적 및 관련성을 분석하였다.

결 과

1. 연도(분기별) 및 자원종류별 분양 현황

2020년부터 2023년까지 분양된 병원체자원은 총 15,312건(주)으로 각 연도별로 2020년 130종 3,047건(주), 2021년 161종 3,988건(주), 2022년 187종 4,925건(주), 2023년 177종 3,352건(주)으로 연평균 약 3,800건이 분양되었다. 분기별 분양 건수는 연도별로 약간의 차이는 있으나 2022년을 제외하고는 대체로 2분기에 많이 분양(약 30.5%)되었고, 월별로는 3월(1,841건)과 4월(1,507건)에 주로 분양되었다. 2020년부터 2023년까지 세균은 6,581주, 진균은 290주, 바이러스는 3,235주, 파생물질은 5,206건이 분양되었다. 자원 종류별 분양 현황 분석 결과 바이러스와 파생물질은 2020년부터 2022년까지 코로나19 발생 이전 과거 5년(2015–2019)에 비해 바이러스는 554주, 917주, 1,038주, 파생물질은 1,366주, 1,421건, 1,698건으로 뚜렷하게 분양이 증가되었고 2023년에는 바이러스는 726주, 파생물질은 721건으로 전년대비 감소(각각 30.1%와 57.7%)하였다. 세균 자원은 총 260종 6,581주가 분양되었는데, 과거 5년 분양 건(5,128건)보다 약 28.3% 증가되었다. 자원별로 연평균 분양 건수는 세균 약 1,645주, 진균 약 72주, 바이러스 약 809주, 파생물질 약 1,300건이었다(표 1).

최근 4년간 연도(분기별) 및 자원종류별 분양 현황
연도분기분양(건/주)세균(종/주)진균(종/주)바이러스(종/주)파생물질(건)
2020년1분기51/48038/1581/512/100217
2분기79/1,02251/49812/1916/137368
3분기82/75854/22613/2015/155357
4분기73/78751/1877/1415/162424
소계130/3,04793/1,06920/5817/5541,366
2021년1분기113/96997/3401/815/328293
2분기74/1,06545/39814/1815/220429
3분기96/1,23982/5465/99/220464
4분기74/71553/3137/1814/149235
소계161/3,988125/1,59717/5319/9171,421
2022년1분기104/1,76981/66310/1313/330763
2분기93/98463/48715/4815/136313
3분기112/1,27284/53511/1917/313405
4분기119/90098/3955/2916/259217
소계187/4,925143/2,08024/10920/1,0381,698
2023년1분기91/90874/4604/613/280162
2분기115/1,04689/64615/2711/110263
3분기102/72675/32715/2312/192184
4분기112/67289/40211/1412/144112
소계177/3,352138/1,83520/7019/726721
총계322/15,312260/6,58137/29025/3,2355,206


2. 분양신청 활용 목적 및 기관별 분양 현황

병원체자원 활용계획의 목적별 분양 현황을 분석한 결과, 진단기술 연구와 백신‧치료제 연구 목적이 각각 10,591건(69.2%)과 2,509건(16.4%)으로 가장 높은 것으로 나타났다. 목적별 연평균 분양 건수는 백신‧치료제 연구(629건), 진단기술 연구(2,647건), 정도관리(161건), 교육용(268건), 기타(122건)로 분석되었다. 백신‧치료제 연구 목적의 분양은 2020년에 전년도 대비 162.3% (191건→501건)나 증가하였고, 2023년까지 지속적으로 증가 추세를 보였다. 진단기술 연구를 위한 분양도 2019년에 비해 2020년에 153.3% (786건→1,991건) 증가하였고 2022년에는 3,816건으로 2020년 대비 109.1%로 대폭 증가된 것으로 분석되었다. 식품미생물 검사 및 품질관리 등 정도관리 목적으로 647건(14.5%)이 분양되었는데 2020년부터 계속 감소하였고 2023년에는 연평균 대비 24.6%나 감소한 것으로 나타났다. 또한, 교육용으로 분양된 자원들 대부분은 보건소의 감염병 검사 담당자 교육과 의과대학 등 미생물 기초실습 교육의 참조균주로 이용할 목적으로 요청되었으며 코로나19 발생 이전 과거 5년 평균 분양 건(497건)에 비해 코로나19 발생 이후 감소한 것으로 나타났다. 국‧공립연구기관은 교육과 백신‧치료제 연구 목적의 활용이, 대학 및 비영리기관에서는 진단기술 연구와 백신‧치료제 연구 목적의 활용이, 민간영리기관에서는 진단기술 연구 목적의 활용이 많은 것으로 나타났다(표 2).

최근 4년간 분양신청 활용 목적 및 기관별 분양 현황
활용 목적기관 구분2020년2021년2022년2023년소계
백신‧치료제 연구국‧공립연구기관3496214144488
대학 및 비영리기관652743193431,001
민간영리기관402406113991,020
소계5017766465862,509
진단기술 연구국‧공립연구기관1,6102,084694944,482
대학 및 비영리기관78127416345966
민간영리기관3033242,7061,8105,143
소계1,9912,5353,8162,24910,591
정도관리국‧공립연구기관79593822198
대학 및 비영리기관34493211126
민간영리기관388910789323
소계151197177122647
교육(의과학, 보건소)국‧공립연구기관--199266465
대학 및 비영리기관18813652100476
민간영리기관4885--133
소계2362212513661,074
기타a)국‧공립연구기관8337512137
대학 및 비영리기관2215251779
민간영리기관632075-275
소계1682593529491
총계3,0473,9884,9253,35215,312

단위: 주 또는 건. a)항균제 효능 분석, 바이오필름 형성 및 저해능 측정, 신변종 감염병 융합 연구, 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등..



분양신청 기관별로 국‧공립연구기관은 2,676건(17.5%), 대학 및 비영리기관은 3,625건(23.7%), 산업계 및 민간영리기관은 9,011건(58.8%)의 분양이 이루어졌다. 국‧공립연구기관에는 연평균 약 669건이 분양되었는데 2020년 이후 지속적으로 분양이 증가하여 2022년에는 연평균 대비 41.8%가 증가(1,150건/669건)된 것으로 나타났고 대학 및 비영리기관에는 연평균 약 906건이 분양되었고 2022년까지 꾸준히 증가하다가 2023년에는 전년대비 크게 감소(2,931건→1,998건)하였다(표 3).

최근 4년간 분양신청 기관별 분양 현황
연도국‧공립연구기관대학 및 비영리기관민간영리기관
2020년28/38786/854110/1,806130/3,047
2021년38/60186/1,111142/2,276161/3,988
2022년49/1,15099/844163/2,931187/4,925
2023년33/53874/816168/1,998177/3,352
총계70/2,676159/3,625232/9,011322/15,312

단위: 종/건(주)..



3. 자원 종류별 분양 및 활용 목적

가장 많이 분양된 세균 자원은 Escherichia coli (1,539주)와 Salmonella enterica (666주)로 항생제 개발 및 평가, 교육용 및 진단키트 개발과 먹는 물 수질공정 또는 식품공전 시험법 표준균주로 활용할 목적으로 분양되었다. 또한, Staphylococcus aureus (362주), Pseudomonas aeruginosa (290주), Streptococcus pneumoniae (265주), Klebsiella pneumoniae (246주), Acinetobacter baumannii (163주) 종들이 분양되었는데, 대부분 4급 법정감염병을 일으키는 의료관련감염병 원인균이었다. 이들은 식‧의약품 분석기관의 정도관리와 진단기술 연구 목적, 항생제내성균 분자진단 시약 개발 시 교차반응과 펩타이드 항생제 개발 등의 항균력 효능 분석에 활용할 목적으로 분양되었다(보충 표 1; available online).

진균 자원 분양은 총 37종 290주로 과거 5년간(2015–2019) 분양된 건(45종 369주)보다 적은 것으로 나타났다. Candida 속 분양 166주 가운데 Candida albicans가 79주로 가장 많이 분양(47.6%)되었으며, Candida auris가 36주, Candida glabrata가 18주 순으로 분양되었다. Cryptococcus neoformans가 34주, Aspergillus fumigatus가 16주로 분양되었고 이외 다른 종들은 대부분 10주 내외로 분양되었다. 분양 자원들은 진단제 및 검사 제품의 성능 평가를 위한 진단기술 연구에 활용할 목적이 대부분이었다(61.4%). 2022년에는 백신‧치료제 연구 목적 분양이 많았는데(33주) 이들은 항진균제 치료제 개발 연구 및 신약개발 위한 in vitro 유효성 평가에 이용할 목적 분양이었다(보충 표 2; available online).

바이러스 자원 대부분은 백신‧치료제 연구와 진단기술 연구 목적으로 분양되었다. 총 25종 3,235주 가운데 SARS-CoV-2, Influenza A virus, Dengue virus 자원 순으로 분양되었다. 2020년에 일시적으로 Human coronavirus NL63 분양이 증가되었다가 점차 감소되었고 2023년에는 한 건도 분양되지 않았다. 2023년에는 국가병원체자원은행에 수탁되어 있던 Hantaan orthohantavirus의 품질확인 및 자원화가 완료되어 분양이 개시되었으며 동물 등 매개체전파 감염병을 일으키는 병원체인 Japanese encephalitis virus 및 Zika virus는 해마다 분양 건수가 증가되는 것으로 나타났다(보충 표 3; available online).

미생물 병원체에서 유래된 파생물질은 총 5,206건이 분양되었는데, 대부분 핵산 형태(RNA, DNA)의 분양이었고 바이러스는 31종의 RNA 또는 DNA가 4,461건, 세균은 47종의 DNA가 649건 분양되었다(종 목록 생략). 이 가운데 SARS-CoV-2 RNA가 2,992건 분양되어 67% 정도 차지하였고, 다음으로 Influenza A virus, Influenza B virus, Dengue virus, Adenovirus 종의 RNA 또는 DNA도 분양되었다. 세균은 S. pneumoniae, Haemophilus influenzae, P. aeruginosa 종의 DNA 분양이 많았고 그 밖에 항혈청, 재조합 물질 등으로 96건이 분양되었다(표 4).

핵산 등 파생물질 종류별 분양 현황
자원구분2020년2021년2022년2023년
바이러스 RNA 또는 DNA1,0361,2761,5555944,461
세균 DNA28613612998649
기타a)449142996
총계1,3661,4211,6987215,206

단위: 건. HIV=human immunodeficiency virus. a)기타(n=96): Mycobacterium tuberculosis, Orientia tsutsugamushi 및 Rotavirus 등 재조합 벡터(n=30), Influenza A와 B 항혈청(9), O. tsutsugamushi 항혈청(n=43), HIV 항혈청(n=10), Vaccinia virus 등 재조합(n=4)..



2020년 1월, 국내에서 처음 SARS-CoV-2가 분리되어 국가병원체자원은행은 당해 2월 17일부터 국내 분리 균주 분양을 개시하였다. 국가병원체자원은행에서 보유하고 있는 국내 분리 SARS-CoV-2 67주 가운데 NCCP 43326 (A 계통), NCCP 43381 (B.1.1.7 계통), NCCP 43390 (B.1.617.2 계통), NCCP 43408 (BA.1 계통)는 100주 이상 분양되었다. 2020년 바이러스 실물자원 및 핵산 형태의 파생물질로 720건이 분양되었고 2021년에는 1,682건이 분양되어 133.6%가 증가되었다. 이후 서서히 감소 추세를 보이며 2023년에는 706건으로 병원체 분리 최초 보고한 해의 분양 수준을 유지하였다. SARS-CoV-2 자원은 주로 백신‧치료제 연구와 진단기술 연구 목적으로 분양되었다. 백신‧치료제 연구에 활용할 목적 분양은 2021년에 전년대비 183.7% (179건→508건)가 증가되었다가 2022년 이후 감소하였다. 진단기술 연구 목적 분양은 2022년까지 계속 증가되다가 2023년에는 전년 대비 218.7% (1,345건→422건)로 크게 감소되었다. 기타 활용 목적으로 신변종바이러스 감염병 대응 융합연구 및 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등이 있었다.

2020년부터 2023년까지 SARS-CoV-2의 기관별 분양활용 목적을 분석한 결과 보건의료 산업체인 민간영리기관에서 진단기술 연구 목적 활용 분양 건이 48.9% (2,341건/4,785건)로 가장 많았다. 1,034주(건)를 분양 신청한 국‧공립연구기관과 대학 및 비영리기관은 주로 백신‧치료제 연구 목적 활용 비중이 높았다. 정도관리 목적으로는 SARS-CoV-2의 확인 진단 제품 개발 단계에서 제품 성능에 대한 분석실험용 물질과 표준물질로 활용하고자 분양되었다(표 5).

최근 4년간 코로나바이러스감염증-19 원인 바이러스 자원 활용 목적과 기관별 분양 현황
활용 목적기관 구분2020년2021년2022년2023년소계
백신‧치료제 연구국‧공립연구기관4221511999475
대학 및 비영리기관132251181146710
민간영리기관5422333103
소계1795083232781,288
진단기술 연구국‧공립연구기관154941744525
대학 및 비영리기관93194163117567
민간영리기관4129037652612,341
소계5201,1461,3454223,433
정도관리국‧공립연구기관-6--6
대학 및 비영리기관5---5
민간영리기관5-3-8
소계1063-19
기타a)국‧공립연구기관5144528
대학 및 비영리기관682117
소계11226645
총계7201,6821,6777064,785

단위: 주 또는 건. a)신변종 감염병 융합 연구, 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등..



4. 국가병원체자원은행 보유 및 분양자원 주요 활용 성과

2020년부터 2023년 사이에 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원들을 활용한 성과로 특히, 코로나19 백신‧치료제 개발을 위해 SARS-CoV-2를 이용한 다수의 연구논문과 특허 성과들이 발표되었다[3]. 이 가운데 SARS-CoV-2 NCCP 43326 균주를 활용하여 2020년부터 2022년까지 항바이러스 조성물 개발, 코로나19 예방 및 치료용 조성물 개발 등의 활용 성과가 보고되었고 민간산업체에서 발명된 백신 후보물질의 비임상 효과에 대한 분석 평가결과가 발표된 바 있다.

또한, 2020년에 식중독균 동시검출용 조성물 및 방법 발명 특허에 E. coli NCCP 15656 등 3주가, 2021년에 결핵균 및 비결핵항산균 검출 진단방법 및 키트 발명 특허에 Mycobacterium spp. NCCP 15725 등 5주가 활용 등재되었다. 이외에 2020년 수산물 위해 미생물 신속검출법 개발 및 신기술 적용 시스템 구축 연구에 Clostridium perfringens NCCP 15911 1주, Vibrio cholerae NCCP 14552 1주, E. coli NCCP 14039 등 3주, Norovirus 합성 RNA NCCP 76066 등 2건이 이용되어 식중독균 5주 동시진단법 및 식중독바이러스 3주의 동시진단키트 개발이 진행된 바 있다.

국산 균주를 국가인증시험서의 참조균주로 적용하기 위해 정도관리용 목적으로 다수가 분양되었는데, 한국산업표준(Korean Industrial Standards) 규격 시험의 국외 미생물 시험균주를 대체한 한국형 균주 발굴에 활용할 목적으로 분양된 황색포도알균(S. aureus NCCP 12311)이 2023년 12월 한국산업표준 시험용 균주로써 플라스틱 및 기타 비다공성 표면에서 항균활성측정 표준(KS M ISO 22196)에 적용 가능하도록 확정 고시된 바 있다.

제1차 병원체자원관리종합계획(2021–2025)의 일환으로 추진된 질병별 패널 병원체자원 개발 연구를 통해서 국가병원체자원은행 보유 수막염 유발 세균들의 분자생화학적, 유전학적 분석이 수행되었으며 총 4종 29주(Neisseria meningitidis NCCP 13748 등 2주, Listeria monocytogenes NCCP 14396 등 5주, Streptococcus pyogenes NCCP 11614 등 15주, S. aureus NCCP 10826 등 7주)가 해당질환의 패널자원으로 선정되어 국가병원체자원은행 누리집에 특성 정보와 함께 게시되었다.

이외에도 2022년 식품의약품안전평가원에서는 SARS-CoV-2 NCCP 43381 등 5주를 이용하여 「코로나19 치료제 in vitro 효력시헙법」 안내서를 제정하였고, 2023년도에는 한국균학회에서 곰팡이에 대해 우리말 이름짓기를 기획하여 「한국 곰팡이 100」을 출간하면서 C. albicans NCCP 32700, C. glabrata NCCP 32705, Epidermophyton floccosum NCCP 22457를 우리말 이름과 함께 등재하였다.

결 론

2020년 1월은 전 세계적으로 코로나19의 국제적 공중보건 비상사태가 선포되면서 어려움의 연대를 맞은 해였다. 원인 바이러스인 SARS-CoV-2는 세계 각국을 강타하며 사회경제적, 건강, 교육활동 및 문화생활 등 여러 분야에 큰 영향을 끼쳤다. 2023년 3월 WHO의 공식적인 비상사태가 종식되면서 우리는 거의 3년 4개월간 이 질환의 환경에서 새로운 삶의 방식으로 변화되어 적응하였고 감염병 대응을 위해서는 전 분야에서 국내외 공동체의 협력이 필요하다는 것을 절실히 깨달았다[4].

코로나19를 겪으면서 신종감염병에 대한 미래대응을 위해 감염병 신속 진단과 백신개발의 시장이 확대되어 이 개발의 원천물질로 이용되는 병원체자원의 활용이 증대되었으며 생명자원이 국가 자산으로써 중요한 가치가 있는 것으로 인식되었다.

본 글은 2020년부터 2023년까지 최근 4년간 국가병원체자원은행에서 분양된 병원체자원을 연도별, 자원 종류별, 분양 목적별, 분양 기관별로 분석하여 이 자원들이 백신‧치료제 개발 연구, 진단제‧진단키트 개발 연구, 식‧의약품 분석기관의 정도관리 등의 대조물질 및 교차분석용 물질 등으로 활용된 현황을 코로나19 이전 과거 분양 현황(2015–2019)과 비교하여 알아보고자 하였다.

총 분양 15,312건 중 2020년에는 3,047건이 분양되었는데 이는 전년대비 78.6% 증가(2019년, 1,706건)된 것으로 나타났고, 이후 2022년까지 꾸준히 증가하다가 2023년에 약간 감소하였다. 월별로는 2021년을 제외하고 모두 3월과 4월에 특히 분양 건이 높은 것은 과거 3월과 10월에 분양 건이 높았던 것과 달리 10월 분양 건이 다른 월에 비해 줄어든 것으로 나타났다. 이는 2020년 발생한 코로나19 영향으로 감염병 신속진단 및 백신연구 등의 산업체 및 연구기관에서 활용이 코로나19 방역으로 비대면 활동이 많았던 대학 등 교육기관에서의 활용보다 높았기 때문이라고 생각한다.

자원 종류별 분양 현황 분석 결과, 세균이 260종 6,581주, 진균이 37종 290주, 바이러스가 25종 3,235주, 파생물질이 5,206건 분양되었는데, 파생물질과 바이러스가 과거 5년 평균 203주와 257건 분양된 것에 비해 각각 298.5% (809주)와 405.8% (1,300건)로 대폭 증가하였고 세균과 진균의 분양은 예년 수준을 유지하였다[5].

총 15,312건 중 분양기관별로는 민간영리기관의 분양(9,011건)이 국‧공립연구기관(2,676건)과 대학 및 비영리기관(3,625건)에 비해 매우 높았고, 총 분양 건의 58.8%를 차지했다. 자원의 주요 활용 목적과 기관별 분양을 살펴보면 감염병 관련 병인기작, 항생제 내성 및 특성 분석 기초연구에 활용할 목적인 백신‧치료제 연구용으로는 2,509건(16.4%)이, 감염병 진단제‧검사키트 개발 연구용으로는 10,591건(69.2%)이, 식‧의약품 품질 및 장내세균 검사 시 유효성 평가, 대조물질 및 참조균주로 활용하는 정도관리 목적으로는 647건(4.2%)이 분양되었다. 신변종 감염병 발생으로 바이오의약품 산업 분야에 투자와 관심이 높아져 관련 제품 개발과 상용화에 가장 많이 활용된 것으로 생각한다.

자원별 분양 현황 분석 결과, 4년 동안 꾸준히 분양된 세균 자원은 2급과 4급 감염병을 일으키는 병원체들로서 대부분 장관감염증 유발 병원체인 E. coli, S. enterica serotypes (Enteritidis, Typhimurium), Bacillus cereus, L. monocytogenes 종이 주를 이루었고, V. cholerae, Campylobacter jejuni, C. perfringens 종도 100주 내외로 예년과 비슷하게 분양되었는데, E. coli 종은 과거 5년의 연도별 분양 건에 비해 2020년부터 2023년까지 더 많은 건수가 분양되었고 세균성이질을 일으키는 Shigella 속에 속하는 종류들의 분양은 다소 감소되었다. 또한, 장티푸스와 파라티프스 질환 원인 병원체인 Salmonella Typhi (87건)와, Paratyphi A (62건)와 B (48건)의 분양도 예년보다 약간 감소하였다. 이 병원체들에 의한 장티푸스, 파라티푸스, 세균성이질의 발생 신고 현황을 보면 각각 2020년에는 39건, 58건, 29건이, 2021년에는 61건, 29건, 18건이, 2022년에는 38건, 31건, 31건이, 2023년에는 19건, 22건, 37건이 보고되어 과거 5년에 비해 다소 감소한 것으로 나타났다[6-8].

그러나 최근 4년간 꾸준히 분양이 증가된 E. coli에 의한 장출혈성대장균 감염증(E. coli, 독소형 stx 1, stx 2 보유)의 과거 10년 환자발생 보고는 2020년에 가장 높았고 이후에도 계속 증가하는 것으로 나타났다[6]. 이외에 표본감시대상 4급 감염병 가운데 살모넬라균 감염증과 캄필로박터균 감염증에 대한 발생도 높은 것으로 보고 되었는데, 특히 장병원성대장균(enteropathogenic E. coli) 감염증은 2020년부터 2022년에 비해 2023년에 급격하게 환자 보고가 많았고(110건→360건→920건→1,963건), 클로스트리듐 퍼프린젠스 감염증은 급격하게 줄어들었다(3,146건→3,151건→1,890건→423건) [8].

이 감염병에 대한 원인 병원체들은 수인성 질환 진단키트 개발과 식품공전 일반미생물 실험 시 양성 대조군, 식품매개 감염병을 일으키는 미생물 시험균주로써 식품분석 기관의 주기적인 정도관리 평가를 위한 목적과 미생물 배지 적합성 성능평가 및 보건기관 감염병 검사 교육에 활용할 목적으로 꾸준히 분양된 것으로 나타났다.

세균 자원 가운데 폐렴과 수막염 증상을 유발하는 2급 감염병 폐렴구균 감염증 원인균인 S. pneumoniae는 과거 5년 전 평균 분양 건보다 170.4% (98건→265건) 증가하였다. 질병관리청 감염병 감시연보에 따르면 S. pneumoniae에 의한 폐렴구균 환자도 2015년부터 2019년까지 계속 증가하는 추세였는데(2014년 36명, 2015년 228명, 2016년 441명, 2017년 523명, 2018년 670명, 2019년 526명), 2020년부터 감소하다가 2023년에 소폭 증가한 것으로 나타났다(2020년 345명, 2021년 269명, 2022년 339명, 2023년 428명). 그러나, 이 감염병의 원인 병원체자원 분양은 2018년도와 2023년도에만 예외적으로 감소하였고 2022년까지는 지속적으로 분양되었다. 주로 해당 병원체 항원 검출 키트 개발, 폐렴구균 생화학적 및 유전체 정보 분석을 통한 백신효과 검증 등에 이용할 목적과 진단기술 연구 목적 가운데 코로나19 등 다른 병원체에 의한 원인 호흡기질환 진단검사 제품 개발의 특이도 분석을 위한 음성 대조시험균주로의 활용도 많은 것으로 나타났다.

세균성 호흡기 감염병인 성홍열 환자는 2018년과 2019년에 감소 경향을 보였는데 2020년 2,300건, 2021년 678건, 2022년 505건, 2023년 803건으로 보고되면서 증가 경향을 보였다. 최근 4년 S. pyogenes 자원 분양은 과거 5년 평균 건수(48건)와 비슷하게(49건) 꾸준히 분양된 것으로 나타났다. 또한, 백일해 환자 발생은 2016년부터 2018년까지 계속 증가되다가 2019년에 대폭 감소한 것으로 나타났는데(2016년 129건, 2017년 318건, 2018년 980건, 2019년 496건), 최근 4년 동안에도 과거에 비해 크게 감소한 것으로(2020년 123건, 2021년 21건, 2022년 31건, 2023년 292건) 확인되었다[7]. 이 감염병의 원인 병원체 Bordetella pertussis 종은 과거에 연 4건 내외로 분양된 것에 비하면 2020년에는 18건, 2021년에는 9건, 2022년에는 13건, 2023년에는 34건으로 분양 건이 증가한 것으로 나타났다. 이는 환자 발생보고 감소와 상관없이 코로나19 발생으로 진단제 개발 등 특이도 시험의 음성대조균주로 활용할 목적으로 분양된 것과 세균성 호흡기 감염병에 대한 관심도 높아진 것에 대한 영향으로 생각된다.

국가병원체자원은행은 항생제 및 의료관련감염질환 관련 유용 병원체자원 수집 강화를 위해 2020년 3월과 4월에 항생제내성균 전문은행과 다제내성균 전문은행을 지정하여 협력망을 확대하였고 항생제 내성기전 연구 등 국가연구개발사업 및 원헬스 사업 실태조사를 통해 확보된 의료관련감염증 유발 항생제 내성균주로 methicillin resistant S. aureus (MRSA), P. aeruginosa, K. pneumoniae, A. baumannii 종을 기탁받아 현재 약 730주가 등재되어 있고 이들은 다분양되는 자원에 해당된다.

2020년부터 2023년까지 2급감염병으로 지정된 반코마이신내성황색포도알균(vancomycin-resistant S. aureus,VRSA) 감염증을 일으키는 VRSA는 17주가, 4급감염병으로 지정된 MRSA감염증을 일으키는 MRSA는 50주가 분양되었다. 이외 표본감시 대상 카바페넴내성장내세균속균종(carbapenem-resistant Enterobacteriaceae, CRE) 감염증을 일으키는 대표적인 균주 K. pneumoniae는 246주, Enterobacter spp.는 91주가 다제내성아시네토박터바우마니균(multidrug-resistant A. baumannii) 감염증을 일으키는 A. baumannii는 163주가, 다제내성녹농균(multidrug-resistant P. aeruginosa) 감염증을 일으키는 P. aeruginosa는 290주가 분양되었는데 모두 2020년(27주), 2021년(33주), 2022년(79주)에 비해 2023년에 많이(151주) 분양되었다.

이들은 신규 항생제 유효물질 개발 및 내성기작 연구, 항생제 검사 키트 패널 균주 및 성능평가와 미생물 분석기 및 수질공정시험법 등 국제공인시험기관 운용위한 정도관리 표준균주로 활용되고 코로나19 분석용 의료기기 허가를 위해 교차반응 특이도 실험에 활용할 목적으로도 분양되었다. 지속적인 의료관련감염 원인 병원체자원 활용은 2017년부터 CRE가 2급 법정감염병으로 지정고시 되면서 해마다 증가하는 환자에(2020년 18,113건, 2021년 23,311건, 2022년 30,548건, 2023년 38,393건) 대한 전수 감시 대상 감염병으로의 변화와 환자 의료관련감염 국가 종합대책과 감시체계 확대 강화의 영향으로 판단되며, 향후 진단제 및 치료제 개발 등 자원 활용의 성과를 확인하여 국민들에게 정보를 제공할 필요가 있다고 생각한다.

2020년부터 분양된 SARS-CoV-2는 생물안전밀폐 3등급 수준의 시설이 있는 기관에만 분양이 가능했기 때문에 해당 시설을 갖추지 못한 민간영리기관에서 분자 유전학적 진단제 개발과 음성과 양성 대조 시험균주로 활용하기 위해서는 RNA 형태로의 분양 요청이 많았다. 총 분양 건의 31.3%를 차지할 정도로 병원체자원 한 종류로는 많은 비중을 차지하여 2022년까지 지속적으로 증가하다가 2023년 코로나19 종식과 함께 분양이 감소한 것으로 나타났다. 이 기간 동안의 당연한 분양 현황 결과이며 SARS-CoV-2 자원 분양은 진단기술 연구 목적(71.7%)으로 민간영리기관에서 가장 많이 분양된 것으로(48.9%) 나타났다.

코로나19가 발생하면서 인플루엔자 발생 보고는 예년과 크게 달랐다. 인플루엔자 환자 감시를 위한 절기별 인플루엔자 바이러스 병원체 검출 감시 현황을 살펴보면 2019–2020절기에 A형은 1,122건, B형은 49건이 2020–2021절기에는 미검출, 2021–2022절기에는 A형만 38건으로 보고되다가, 2022–2023절기에는 A형이 1,296건, B형이 45건으로 다시 증가하기 시작했다[9]. 2020–2021절기와 2021–2022절기에 인플루엔자 유행이 없었던 것은 코로나19 유행으로 인해 정부 방역 강화, 예방접종 및 철저한 개인위생 관리의 영향으로 생각된다.

2022–2023절기에 검출된 병원체는 아형별로 A (H3N2)형이 1,085건, A (H1N1 pdm09)형이 211건, B형이 45건 순으로 확인되었다. 원인 병원체인 Influenza A와 B virus 자원은 코로나19 발생 이전 시기와 비슷하게 분양되었는데, 2022년에 가장 많이 분양되었고(142주), 인플루엔자 천연물 백신개발 연구, 항바이러스 효능평가 및 동시 진단제품 개발 성능 검증뿐 아니라 두 아형 모두 코로나19 진단용 특이도 검사 시 시험균주로 활용할 목적의 분양이 가장 높은 것으로 나타났다.

대표적인 매개체 전파 감염질환 원인 병원체인 Dengue virus, Japanese encephalitis virus, severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus, Zika virus가 관련 감염질환 검사의 교차반응 분석 시 양성 대조균주와 플라비바이러스 백신 후보물질 개발 및 항바이러스제 개발 등의 활용 목적으로 각각 251주, 69주, 130주, 56주가 분양되었는데, 코로나19로 해외유입 및 방역이 강화된 이유인지 환자발생은 크게 감소한 것으로 나타났다. 뎅기열 환자는 2020년 43명, 2021년 3명, 2022년 103명, 2023년 205명이, 일본뇌염 환자는 2020년 7명, 2021년 23명, 2022년 11명, 2023년 16명이, 중증열성혈소판감소증후군(SFTS) 환자는 2020년 243명, 2021년 172명, 2022년 193명, 2023년 198명이 신고되었다[8].

코로나19 대유행을 겪으면서 전 세계적으로 기후변화에 따른 미래발생 신종감염병으로 인수공통감염병을 경고하고 있고 이 감염병에 대한 대비가 핵심 대응영역으로 인식되고 있다.

질병관리청은 신종감염병 대유행 대비 중장기 계획(2023–2027)을 마련하여 신종감염병 대비 100/200일 초고속 백신‧치료제 개발 체계 구축의 일환으로 국내외에서 우선순위 발생 대비 감염병(9종)을 선정하였다[10]. 이 가운데 신증후군출혈열이 포함되어 국가병원체자원은행에서도 수집된 신증후군출혈열 원인 병원체인 한탄바이러스(Hantaan orthohantavirus)에 대해 자원화와 품질확인을 통해 2023년에 처음으로 분양을 개시하였다. 최근 4년 이 병원체에 의한 감염병 환자도 2020년 270건, 2021년 310건, 2022년 302건, 2023년 447건으로 꾸준히 증가하는 경향을 보여 더 많은 자원을 확보하여 감염병 대응 중장기 계획 실천과 보건의료 산업 및 연구개발에 국내 자원이 잘 활용될 수 있도록 하여야 할 것이다[8].

파생물질은 최근 4년간 총 5,206건이 분양되었는데 2020년부터 2022년까지 1,366건, 1,421건, 1,698건으로 꾸준히 증가되다가 2023년에 721건으로 감소되었다. 분양된 파생물질 종류는 재조합 물질 37건, 다클론항체 65건, 핵산물질 5,104건이고, 대부분 SARS-CoV-2의 RNA 핵산 형태로 많이 분양되었다(57.5%, 2,992건). 이 경향도 코로나19 발생으로 백신‧치료제 개발과 호흡기 질환 등 진단제 개발에 이용하기 위해 SARS-CoV-2를 바이러스 형태로 취급할 생물안전 연구 시설(biosafety level 3)을 보유하지 못한 산업체 및 연구기관에서 핵산 형태로 요청하는 경우가 많았기 때문이었다.

코로나19 유입 이후 2021년에 국가병원체자원은행 독립 건물이 완공되었고, 2022년에는 국가병원체자원은행이 국제공인 생물자원은행(ISO 20387)으로서 국내 최초로 인정받았다. 병원체자원 분양 활성화와 제도 마련을 위해 2021년 분양수수료 근거 조항이 병원체자원법에 신설되었고, 2022년에는 병원체자원은행 운영에 관한 고시가 제정되었으며 2020년부터 2023년까지 매년 분양 신청자들과 자원관리자들의 편의를 위해 병원체자원 기탁과 분양 정보시스템의 자원 입‧반출 관리, 전자서명 및 서식 등의 기능이 개선되었다. 신종감염병 발생 등 미래 질병에 대비하기 위해 2022년부터 2023년까지 국내 분리 SFTS virus와 Respiratory syncytial virus자원을 확보하였고 미국항생제내성균주은행(Antimicrobial Resistance Isolate Bank)과 독일생물자원센터(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen)를 통해서는 원헬스 및 항생제내성균감염질환 관련 표준균주를 제공받았다. 또한, 필리핀, 베트남, 페루 및 세네갈 등과 교류하면서 Dengue virus 및 Zika virus 등을 확보하기 위해 노력하고 있다.

나고야의정서 국내 발효(2017년 8월)로 전 세계적으로 자국의 유전자원(생물자원, 병원체자원 및 정보 등)을 보호하고 활용 시 이익을 공정하고 공평하게 공유해야 하는 것이 규제화되면서 감염병 대응과 예방의 연구개발에 이용되는 원천물질로써의 병원체자원도 확보와 활용에서 경쟁 심화 및 경제적 부담이 가중되었다. 이 글을 통해 2020년 코로나19 팬데믹으로 국내에서도 신변종 감염병 대응 및 호흡기 또는 기후변화 관련 질환에서 다양한 목적으로 분양된 병원체자원의 활용 현황이 소개됨으로써 코로나19 유행의 영향을 확인하고 국가병원체자원은행의 운영을 알리며 다양한 유전자원 이용자들이 의료 및 연구 현장에서 발굴한 미생물 병원체자원이 어떤 목적으로 활용되었는지 공유하여 국가병원체자원은행이 병원체자원 기탁등록보존기관이라는 인지도가 높아져 국내 분리 균주의 분양이 활성화 될 수 있을 것으로 생각한다.

향후에도 국가병원체자원은행은 병원체자원법에 따라 국내 병원성 미생물 자원에 대한 활용을 촉진하고자 국가 책임기관으로서 국내외 관계기관 협력과 지원강화 및 사용자 편의를 위한 시스템 고도화로 신뢰도를 높이며 기탁등록보존기관으로 병원체자원의 고부가가치화를 위해 고품질 자원생산과 다양한 정보를 확보하여 보건의료 연구 및 관련 산업분야에서 국산 자원이 더 많이 활용되도록 하고자 한다.

Declarations

Funding Source: None.

Acknowledgments: None.

Ethics Statement: Not applicable.

Conflict of Interest: The authors have no conflicts of interest to declare.

Author Contributions: Conceptualization: SYK. Formal analysis: SYK, HWB. Data curation: SYK, HWB. Writing – original draft: SYK. Investigation: HWB, HRK. Methodology: HWB, HRK. Supervision: SYK, BHK. Writing – review & editing: SYK, HWB, HRK, BHK.

Supplementary Materials

Supplementary data are available online.

최근 4년간 연도(분기별) 및 자원종류별 분양 현황
연도분기분양(건/주)세균(종/주)진균(종/주)바이러스(종/주)파생물질(건)
2020년1분기51/48038/1581/512/100217
2분기79/1,02251/49812/1916/137368
3분기82/75854/22613/2015/155357
4분기73/78751/1877/1415/162424
소계130/3,04793/1,06920/5817/5541,366
2021년1분기113/96997/3401/815/328293
2분기74/1,06545/39814/1815/220429
3분기96/1,23982/5465/99/220464
4분기74/71553/3137/1814/149235
소계161/3,988125/1,59717/5319/9171,421
2022년1분기104/1,76981/66310/1313/330763
2분기93/98463/48715/4815/136313
3분기112/1,27284/53511/1917/313405
4분기119/90098/3955/2916/259217
소계187/4,925143/2,08024/10920/1,0381,698
2023년1분기91/90874/4604/613/280162
2분기115/1,04689/64615/2711/110263
3분기102/72675/32715/2312/192184
4분기112/67289/40211/1412/144112
소계177/3,352138/1,83520/7019/726721
총계322/15,312260/6,58137/29025/3,2355,206

최근 4년간 분양신청 활용 목적 및 기관별 분양 현황
활용 목적기관 구분2020년2021년2022년2023년소계
백신‧치료제 연구국‧공립연구기관3496214144488
대학 및 비영리기관652743193431,001
민간영리기관402406113991,020
소계5017766465862,509
진단기술 연구국‧공립연구기관1,6102,084694944,482
대학 및 비영리기관78127416345966
민간영리기관3033242,7061,8105,143
소계1,9912,5353,8162,24910,591
정도관리국‧공립연구기관79593822198
대학 및 비영리기관34493211126
민간영리기관388910789323
소계151197177122647
교육(의과학, 보건소)국‧공립연구기관--199266465
대학 및 비영리기관18813652100476
민간영리기관4885--133
소계2362212513661,074
기타a)국‧공립연구기관8337512137
대학 및 비영리기관2215251779
민간영리기관632075-275
소계1682593529491
총계3,0473,9884,9253,35215,312

단위: 주 또는 건. a)항균제 효능 분석, 바이오필름 형성 및 저해능 측정, 신변종 감염병 융합 연구, 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등..


최근 4년간 분양신청 기관별 분양 현황
연도국‧공립연구기관대학 및 비영리기관민간영리기관
2020년28/38786/854110/1,806130/3,047
2021년38/60186/1,111142/2,276161/3,988
2022년49/1,15099/844163/2,931187/4,925
2023년33/53874/816168/1,998177/3,352
총계70/2,676159/3,625232/9,011322/15,312

단위: 종/건(주)..


핵산 등 파생물질 종류별 분양 현황
자원구분2020년2021년2022년2023년
바이러스 RNA 또는 DNA1,0361,2761,5555944,461
세균 DNA28613612998649
기타a)449142996
총계1,3661,4211,6987215,206

단위: 건. HIV=human immunodeficiency virus. a)기타(n=96): Mycobacterium tuberculosis, Orientia tsutsugamushi 및 Rotavirus 등 재조합 벡터(n=30), Influenza A와 B 항혈청(9), O. tsutsugamushi 항혈청(n=43), HIV 항혈청(n=10), Vaccinia virus 등 재조합(n=4)..


최근 4년간 코로나바이러스감염증-19 원인 바이러스 자원 활용 목적과 기관별 분양 현황
활용 목적기관 구분2020년2021년2022년2023년소계
백신‧치료제 연구국‧공립연구기관4221511999475
대학 및 비영리기관132251181146710
민간영리기관5422333103
소계1795083232781,288
진단기술 연구국‧공립연구기관154941744525
대학 및 비영리기관93194163117567
민간영리기관4129037652612,341
소계5201,1461,3454223,433
정도관리국‧공립연구기관-6--6
대학 및 비영리기관5---5
민간영리기관5-3-8
소계1063-19
기타a)국‧공립연구기관5144528
대학 및 비영리기관682117
소계11226645
총계7201,6821,6777064,785

단위: 주 또는 건. a)신변종 감염병 융합 연구, 살균소독제 이용 불활성 성능 연구 등..


References

  1. Korea Disease Control and Prevention Agency. The act on the promotion of collection, management, and utilization of pathogen resources (Act No. 18614, Dec. 21, 2021). Korea Disease Control and Prevention Agency; 2021.
  2. Korea Disease Control and Prevention Agency. The 1st comprehensive plan for pathogen resource management (2021∼2025). Korea Disease Control and Prevention Agency; 2021.
  3. National Culture Collection for Pathogens. Annual report of national culture collection for pathogens. National Institute of Health; 2023.
  4. Cho HJ. Evaluation and policy implications of COVID-19 pandemic crisis response. Asan Inst Policy stud Issue Brief 2023;7:1-17.
  5. Kim SY, Bang HW, Choi YS. Distribution status for pathogen resources in the National Culture Collection for Pathogens (NCCP, Korea) from 2015 to 2019. Public Health Wkly Rep 2020;13:2596-623.
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  8. Infectious Diseases Incidence Statistics [Internet]. Korea Disease Control and Prevention Agency; 2024 [cited 2024 Mar 7]. Available from: https://www.kdca.go.kr/board/board.es?mid=a20601010100&bid=0024
  9. Korea Disease Control and Prevention Agency. Influenza management guidelines (seasonal changes). Korea Disease Control and Prevention Agency; 2019-2023.
  10. Korea Disease Control and Prevention Agency. The 2nd national action plan for prevention and control of healthcare-associated infection (2023-2027). Korea Disease Control and Prevention Agency; 2023.
PHWR
Jul 18, 2024 Vol.17 No.28
pp. 1215~1241

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PHWR 주간 건강과 질병
PUBLIC HEALTH WEEKLY REPORT
질병관리청 (Korea Disease Control and Prevention Agency)

eISSN 2586-0860
pISSN 2005-811X