Serological and molecular prevalence of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus in wild boar and poultry

Abstract

중증열성혈소판감소증후군(severe fever with thrombocytopenia syndrome, SFTS)은 신종 인수공통감염병으로 Bunyavirales 목, Phenuiviridae 과, Bandavirus 속에 속하는 Dabie bandavirus에 의해 발병한다. 이것은 참진드기에 의해 전파되고 여러 아시아 국가에서 발견되고 있다. SFTS virus (SFTSV)는 여러 참진드기 종과 다양한 동물 종 및 사람에서 검출되어 왔다. SFTSV에 대한 이전의 많은 연구가 동물에서 수행되어 왔음에도 불구하고 멧돼지와 가금류에 속하는 닭, 오리, 기러기에 대한 정보가 부족하거나 연구된 바 없었다. 따라서, 본 연구는 국내의 멧돼지와 닭, 오리, 기러기(농장 사육)를 포함한 가금류에서 SFTSV의 항원 및 항체 검출을 목적으로 하였다. 국내에서 총 768마리의 멧돼지와 606마리의 가금류 혈청 샘플을 수집하였다. 768마리의 멧돼지 혈청은 1월부터 12월 사이의 샘플로 확보하였고, 가금류 혈청은 닭 312마리, 오리 249마리, 기러기 45마리에서 샘플을 수집하였다. SFTSV의 항원을 검출하기 위하여 1단계 역전사중합효소연쇄반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction, RT-PCR)과 SFTSV의 S절편을 증폭시키기 위한 중첩 PCR을 수행하였다. 유전자 염기서열을 분석한 후 계통학적 분석과 정렬을 시행하였다. 간접효소면역측정법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)을 수행하여 SFTSV의 IgG 항체를 검사하였다. 덧붙여, ELISA를 보완하기 위해 멧돼지에서 면역형광측정법(immunofluorescence assay, IFA)이, 가금류에서 중화항체측정(neutralization test, NT)이 수행되었다. 멧돼지와 가금류 혈청에서 각각 ELISA에 대한 IFA와 NT의 Pearson correlation analysis를 수행하였고 Cohens kappa coefficient를 계산하였다. 멧돼지 혈청 중에서 40마리(5.2%)가 항원 양성이었다. ELISA와 IFA에서 각각 221마리(28.8%)와 159마리(20.7%)가 항체 양성으로 나타났다. 두 실험에서 모두 항체 양성인 멧돼지 혈청은 110마리(14.3%)였다. ELISA와 비교했을 때, IFA의 민감도는 69.2%, 특이도는 81.8%로 나타났다. ELISA와 IFA는 통계적으로 유의하게 다른 것으로 나타났다(p <0.05). RT-PCR에서 SFTSV가 검출되었던 40마리 중에서 33마리(82.5%)와 7마리(17.5%)의 혈청이 각각 B-3와 D 유전자형으로 분류되었다. 총 606마리의 가금류 혈청 중에서 15마리(2.5%)가 항원 양성이었는데 닭이 7마리(2.2%), 오리가 3마리(1.2%), 그리고 기러기가 5마리(11.1%)였다. 15마리의 항원 양성 혈청 중에서 닭 3마리, 오리 3마리, 그리고 기러기 1마리가 B-2 유전자형으로 분류되었고, 닭 1마리가 B-3 유전자형에 속했으며 닭 3마리와 기러기 4마리가 D 유전자형으로 나타났다. ELISA를 수행한 568마리의 혈청에 대하여 닭 83마리(28.0%), 오리 81마리(32.9%), 그리고 기러기 8마리(30.8%)가 항체 양성으로 나타났다. 539마리의 가금류 혈청에서 NT를 수행한 결과, 닭 113마리(38.6%)와 오리 75마리(30.5%)가 SFTSV 항체 양성이었다. 닭 혈청 샘플에서 ELISA와 비교한 NT의 민감도는 51.3%, 특이도는 87.8%였다. 오리 혈청에서의 NT 민감도는 76.0%, 특이도는 86.0%였다. 통계적 분석에 따라 ELISA와 NT는 닭과 오리 혈청에서 모두 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p <0.05). 본 연구 결과는 국내의 멧돼지, 닭, 오리, 기러기를 포함한 다양한 동물 종에서의 SFTSV 전파 가능성을 시사하였다. 또한, 동물 SFTSV의 B-2, B-3, D 유전자형이 본 연구에서 확인되었다. 이러한 결과들은 향후 SFTSV에 대한 예방 및 관리 전략을 수립하는 데 유용하게 활용될 것이다.

Severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) is an emerging infectious, zoonotic disease and caused by Dabie bandavirus that belongs to the genus Bandavirus in the family Phenuiviridae and order Bunyavirales. It is transmitted by hard ticks and has been found in Asian countries. SFTS virus (SFTSV) has been detected in several tick species, various animals, and humans. Many previous studies of SFTSV have been conducted in animals, but there is no or lack of information on wild boar and poultry such as chickens, ducks, and wild geese. Thus, the purpose of this study was to detect antigens and antibodies of SFTSV in wild boar and poultry including chickens, ducks, and wild geese (farm-raised) in the Republic of Korea (ROK). A total of 768 wild boar and 606 poultry sera were collected all over the country in the ROK. 768 wild boar sera were collected between January and December, and poultry sera were collected with 312 from chickens, 249 from ducks, and 45 from wild geese. To detect antigen of SFTSV, one-step reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) and nested PCR was performed to amplify the S segment of SFTSV. The phylogenetic analysis and alignment of the gene were carried out after the sequencing the gene. IgG antibodies against SFTSV was measured with indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In addition, immuno- fluorescence assay (IFA) with wild boar sera and neutralization test (NT) with poultry sera were also conducted as complementary tests to the ELISA. Correlation analysis of ELISA with IFA and NT were performed with wild boar and poultry sera, respectively with calculation of Cohens kappa coefficient. Of wild boar sera, 40 (5.2%) were antigen positive. Two hundred twenty-one (28.8%) and 159 (20.7%) were seropositive by ELISA and IFA, respectively. 110 (14.3%) wild boar sera were seropositive by both tests. Comparing to the ELISA, the sensitivity of IFA was 69.2% and the specificity was 81.8%. ELISA and IFA were statistically significant difference (p <0.05). Of 40 detected SFTSV by RT-PCR, 33 (82.5%) and 7 (17.5%) of them were classified as the genotype B-3 and D, respectively. A total of 606 poultry sera, 15 (2.5%) were antigen positive; 7 (2.2%) were from chickens, 3 (1.2%) from ducks, and 5 (11.1%) from wild geese. From the 15 positive sera for SFTSV, 3 were from chickens, 3 from ducks, and one from wild geese were classified as the genotype B-2, one serum from chickens was classified as the genotype B-3, 3 from chickens and 4 from wild geese were classified as the genotype D. Out of the 568 sera tested by ELISA, 83 (28.0%) from chickens, 81 (32.9%) from ducks, and 8 (30.8%) from wild geese were seropositive. Of the 539 poultry sera for which an NT was performed, 113 (38.6%) were from chickens and 75 (30.5%) from ducks were positive. Comparing to the ELISA in chicken sera, the sensitivity of NT was 51.3% and the specificity was 87.8%. In the duck sera, the sensitivity of NT was 76.0% and the specificity was 86.0%. ELISA and NT were statistically significant in both chicken and duck sera through statistical analysis (p <0.05). The results of this study suggested the possibility on transmission of SFTSV through the various animal species including wild boar, chickens, ducks, and wild geese in the ROK. In addition, the presence of several genotypes of SFTSV was demonstrated in this study. These results might be useful to develop the strategies to prevent and control SFTSV.