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2024년 강화군 말라리아 토토사이트 첫충 유충의 최신 자생 서식지 및 살충제 내성 빈도 분석

[연구필요성]

한국 말라리아는Anopheles 속의 토토사이트 첫충에 의해 전파되는 삼일열 말라리아가 풍토병으로 발생시키고 있으며, 2024년과 2025년에는 연간 600-700건 이상의 환자가 발생했다. 주변 인근 다른 나라 (중국, 일본)에서는 많은 말라리아 제어 전략이 성공적으로 적용되어 말라리아 퇴치가 되었으며, 지금도 꾸준히 자생지에 대한 추적이 되고 있다, 그러나, 한국에서는 2007년 이후 매개 토토사이트 첫충 유충 서식지에 대한 정보가 미흡하여, 주된 말라리아 전염 토토사이트 첫충인 An. sinensis 유충의 주요 서식지 환경에 대한 최신 자생 환경에 대한 정보가 희귀하다. 중국이 말라리아를 퇴치한 요인 중 하나가 자생환경에 대한 신속한 제어이므로 말라리아 토토사이트 첫충 자생지 환경의 정보는 말라리아 감소를 위해 필수적이다. 또한, 현재 토토사이트 첫충의 방제 전략은 살충제에 의존하고 있으므로, 최근 자생지 환경 특성의 이해와 더불어, 살충제 저항에 대한 모니터링이 매개체 토토사이트 첫충를 감소시키는데 중요한 역할을 한다. 현재 사용되는 살충제인 피레스로이드계 및 유기인계 살충제는 국내 토토사이트 첫충 방제의 핵심 수단이므로, 이 살충제들에 대한 저항성 유전자의 증가 추세와 분포 분석이 신속히 반영되어야 효율적으로 토토사이트 첫충 확산을 제어하여 말라리아 전파를 차단할 수 있다.

[연구성과/기대효과]

본 연구에서는 2022-2024년 3년간, 비무장지대(DMZ) 인근 지역 인천 강화군에서 말라리아 매개 토토사이트 첫충(Anopheles 속)를 채집하여 유충 및 성충의 자생 환경과 살충제 저항성 특성을 분석하였다. 말라리아 주된 매개체 토토사이트 첫충중 하나인 An.sinensis 유충은 논바닥과 같은 서식지로 알려져 있었으나, 본 연구의 현장 탐사 결과, 유충이 논바닥은 거의 존재하지 않고 대신 그늘과 잡풀이 우거진 관개수로에 서식 하고 있음이 확인되었고 이는 축사, 인가와 반경 100 m 이내의 서늘한 환경이었다. 반면 An. sineroide는 숲근처 얕은 잡풀의 진흙에서 서식을 하고, An. lindesayi는 흐르는 맑은 시냇물의 정체된 공간에 서식하는 양상을 보여. Anopheles 종간 차별적인 환경이 나뉘어 있었다.

또한, 채집된 말라리아 매개 토토사이트 첫충를 대상으로 살충제 저항성과 관련된 kdr및ace-1 유전자 분석을 수행한 결과, 다수의 개체에서 피레스로이드계 및 유기인계 살충제 저항성 유전자형이 동시에 검출되어, 비무장 근처 국내 말라리아 매개 토토사이트 첫충 집단 내 다중 살충제 저항성이 이미 광범위하게 확산되었음을 확인하였다. kdr 경우, 중국에서만 보고되었던 TKY 유전자 형이 An.sinensis에서 최초 발생하고 있임이 확인되어 빠르게 신규 살충제 저항성이 증가하고 있음을 확인하였다.

특히An.sinensis의ace-1 유전자형 분석에서 하디–바인베르크 평형 이탈 현상이 높게 관찰되어, 살충제 선택압력에 따른 유전적 구조 변화 가능성을 시사하였으며, 이는 향후 매개 토토사이트 첫충 저항성 진화 연구를 위한 중요한 기초 자료로 활용될 수 있다.

본 연구성과는 국내 말라리아 매개 토토사이트 첫충의 최신 서식지 특성과 살충제 저항성 현황을 반영한 과학적 근거 자료로 활용되어, 관개수로 중심의 맞춤형 방제 전략 수립과 살충제 사용 정책 개선을 통해 국내외 말라리아 제어에 기여할 것으로 보인다.

아울러 본 연구는 향후 말라리아 매개 토토사이트 첫충의 저항성 유전자 변화 및 생태적 적응을 장기적으로 모니터링하기 위한 기준 자료로 활용될 수 있으며, 통합적 말라리아 매개 토토사이트 첫충 관리 전략 개발의 기반을 제공할 것으로 기대된다.

해당 논문은 2025년 11월 25일 ‘scientific reports’에 게시되었다. 본 연구는 보건복지부의 한국보건산업진흥원(KHIDI)를 통해 수행된 글로벌 백신 사업, 연구재단의 바이오ㆍ의료기술개발사업의 , 토토사이트 의예과 학부생 연구 프로그램을 지원받아 수행되었다.

[본문]

□ 2024년 인천 강화군 비무장지대 인근 말라리아 매개 토토사이트 첫충 유충 서식지 파악 및 자생 환경 특성 분석

그림 2. 한국의 말라리아 발생률과 본 연구에서 조사한 Anopheles 토토사이트 첫충의 주요 채집지를 보여주는 지도. ( A ) 인천 강화군의 연구 지역 지도. 조사한 Anopheles 토토사이트 첫충 의 주요 번식지 3곳을 보여준다. 붉은 점은 2024년 기준 한국의 말라리아 발생률(인구 10만 명당 발생 건수)을 나타내는 위치이며, 붉은 원은 채집 구역을 나타낸다. ( B ) 2022년부터 2024년까지 조사한 인천 강화군의 번식지를 Google Earth Pro(Google Earth 무료 버전 7.3.6.10201(64비트))로 생성한 위성 이미지에 나타낸 것이다. 붉은색 점은 본 연구에서 3년간 발견한 말라리아 토토사이트 첫충 자생지인 월곳면(WG)(2022), 내가면(NG)(2023~2023), 국화리(KH)(2024), 선행리(SH)(2024)의 위치를 나타내다.

본 연구는 2024년 인천 강화군 비무장지대(DMZ) 인근 지역에서 말라리라 매개 토토사이트 첫충(Anopheles)의 유충 서식 환경을 확보하여 2022, 2023년도의 자료와 비교하였다. 유충 서식지 조사를 위해 강화군 내 세 개의 주요 지점(내가면, 국화리, 선행리)을 대상으로 월별 유충 및 성충을 채집하였다. 조사 결과, 말라리아 매개토토사이트 첫충 유충은 과거 국내 보고된 논 내부가 아닌 논 주변의 관개수로에서 주로 발견되었으며, 이는 농업 수리 환경의 변화가 말라리아 매개 토토사이트 첫충의 유충 서식지 형성에 중요한 영향을 미치고 있음을 시사한다. 성충 채집 결과를 바탕으로 삼일열 말라리아 원충 감염 여부를 분석한 결과, 조사 기간 동안 채집된 모든 개체에서 말라리아 원충 감염은 확인되지 않았다.

그림 1 2024년 강화군에서 채집한 Anopheles 토토사이트 첫충 유충의 분포. 그림은 각각 내가면, 국화리, 선행리의 말라리아 매개 토토사이트 첫충 유충 분포를 나타낸 것으로 노란색 별표는 축사, 흰색 원은 말라리아 매개 토토사이트 첫충 유충 번식지이다. 번식지는 축사 근처에 분포해 있었으며, 논의 관개수로에서 Anopheles 속의 토토사이트 첫충 유충 세 종(An. sineroide, An. lindesayi, An. sinensis)이 관찰되었다.

□ 살충제 저항성 유전자형 분포 및 저항성 양상 조사

그림 2 강화군에서 채집된 Anopheles sinensis를 대상으로 진행한 kdr 유전자형 분석 결과. 다양한 유전자형이 확인되었으며, 살충제에 저항성을 보이는 1014번 코돈 돌연변이를 가진 성충이 다수 확인되었다. 2023년. 2024년 강화도내에서는 kdr 유전자의 변이가 다채로웠다. 즉 2023년 내가면 (NG) 중심은 kdr 유전자 변이 이탈이 높았으나(p < 0.01), 2024년에는 다시 선행리 집단(SH) 위주로 분석하면, kdr 유전자형 변이 분포는 하디-바인베르크 평형(HWE)을 만족하는 것이 확인되어 예상값내에서 변이가 발생하고 있였다 (p > 0.05).

강화군에서 채집된 말라리아 매개 토토사이트 첫충 성충을 대상으로, 국내 방제에 주로 사용되는 피레스로이드계 및 유기인계 살충제에 대한 저항성과 관련된 kdr (knockdown resistance) 및 ace-1 (acetylcholinesterase-1) 유전자형 분석을 수행하였다. Kdr 분석 결과, 1014번 코돈 변이가 다양한 유전자형 조합으로 분포하고 있음을 확인하였다. 2021년 기존 국내 연구에서 비무장 지역 빈도수와 유사하게, 강화군 말라리아 매개 토토사이트 첫충 집단에서 저항성 유전자의 다양성이 확대되고 있었다. 해당 집단에서 kdr 유전자형 분포는 하디-바인베르크 평형을 2년간 다르게 유지하고 있었다. 즉, 즉 2023년 내가면 (NG) 중심은 kdr 유전자 변이 이탈이 높았으나(p < 0.01), 2024년에는 강화군 선행리 집단(SH) 위주로 분석하면, kdr 유전자형 변이 분포는 하디-바인베르크 평형(HWE)을 다시 만족하는 것이 확인되어 예상값내에서 변이가 안정적으로 발생하고 있였다 (p > 0.05).

그림 3 강화군에서 채집된 Anopheles sinensis를 대상으로 진행한 ace-1 유전자 분석 결과. 대부분의 개체에서 살충제 저항성 유전자를 보유하고 있는 것이 확인되었다. 선행리 집단(SH)에서 ace-1 유전자형 분포는 하디-바인베르크 평형(HWE)을 이탈하는 것으로 보아 예상보다 저상성 변이 출현이 크게 발생하고 있을 수 있다 (p < 0.05).

반면ace-1 유전자 (G119S) 분석 결과, 대부분의 말라리아 매개 토토사이트 첫충 개체에서 저항성 대립유전자가 검출되었으며, 유전자형 분포는 하디-바인베르크 평형에서 이탈하는 경향을 나타냈다. 특히 이형접합 개체의 비율이 상대적으로 높게 관찰되어, 해당 집단에서 살충제 선택압에 따른 유전적 구조 변화 가능성을 제시했다. 또한, 일부 개체에서는 kdr및ace-1 저항성 유전자가 동시에 검출되어, 강화군 말라리아 매개 토토사이트 첫충 집단 내에 서로 다른 작용기작의 살충제에 대한 다중 표적 저항성이 이미 형성되어 있음을 확인하였다.

[연구결과]

※ 본 연구는 인천 강화군 비무장지대 인근에서 말라리아 매개 토토사이트 첫충(Anopheles sinensis)의 주요 유충 서식지가 논 내부가 아닌 관개수로임을 규명하고, kdr및ace-1 저항성 유전자가 높은 빈도로 분포하며 일부 개체에서 다중 살충제 저항성이 존재함을 확인하였다. 이를 통해 국내 말라리아 매개 토토사이트 첫충 집단에서 최신 서식 환경 변화와 살충제 저항성 확산이 동시에 진행되고 있음을 제시하였다.

Different larval habitats and insecticide resistance frequency of Anopheles sinensis in Ganghwagun, Incheon, South Korea

Tae-Hui Eom, Hyun-Young Lee, Hyelee Hong, Eunho Lee, Jiseok Lee, Jong Hyun Eun, Sunhae Seo, Yuna Goh, Eun Lee, and Seon-Ju Yeo
((Scientific reports,, )