아웃 브레이크와 소셜 네트워크

내과의사는 아니지만 간간히 관심있는 주제의 논문들이 발표되어 NEJM을 보게 된다. 오늘은 2011년 2월에 나온 "Whole-Genome Sequencing and Social-Network Analysis of Tuberculosis Outbreak (결핵 유행에서의 홀 지놈 시퀀싱과 사회연결망 분석)"라는 논문이다. 여기서 혼동하지 말아야하는 부분이 있는데, 요즘 자주 접하게 되는것이 바로 Social-Network라는 용어인데, 흔히 facebook과 것은 Social Network Service (SNS)라고 하며, Social-Network Analysis(사회연결망 분석)은 인터넷 공간에서의 사회적인 관계가 아닌 실제 사람과 사람간의 관계를 통한 네트워크이며 이를 분석하는 것이다. 즉, 논문의 제목에 쓰인 Social-Network를 인터넷상의 사회적 연결이라고 생각하면 안된다는 것이다. 요즘 소셜=인터넷=페이스북=트위터라고 머리속에 박혀 버리는 바람에 (-.-) 좀 짚고 넘어간다.

이러한 네트워크 분석은 여러분야에서 사용되며 생물학 분야에서도 질병 네트워크, 논문저자들의 네트워크 등 다양하게 활용되고 있다. 이 논문에서는 결핵에 걸린 사람들의 결핵균을 NGS (Illumina의 Genome Analyzer II)를 통해 시퀀싱을 수행하고 이것들의 유전적인 계통을 확인한 데이터와 social-network questionnaire (SNQ, 소셜 네트워크 설문지) 데이터를 기반으로 기존의 전통적인 유전자 검사와 추적조사로는 파악할 수 없었던 결핵의 유행 과정을 확인할 수 있었다고 한다.

캐나다의 브리티시컬럼비아주의 3년간 걸친 결핵 유행의 원인 박테리아인 마이코박테리움 튜버큐로시스 (Mycobacterium tuberculosis)을 동정한 결과  두 가지 계통이 발견되었고 유전자형이 동일한 것으로 보아서 모두 같은 조상에서 유래되었고 유행전에 지역사회에서 검출된 적이 있다는 점을 들어 유전적 유발요인이 아닌 사회적 유발요인에 의해 유행이 시작 되었음을 시사하며 초전파자 (superspreader)를 확인하였다. 네트워크에서 이러한 초전파자를 허브(hub)라고 부른다. 질병네트워크에서는 허브 유전자라 하며, 흔히 인터넷 연결에서 허브라는 장비를 생각하면 여러 네트워크 단말의 중심에서 단말들을 연결하는 역할을 하는 것을 보면 쉽게 이해가 될것이다.

결핵에 감염되었더라도 일차적으로 면역체계에 의해 감염이 통제되면 결핵균의 일생동안 비 활동성으로 남아있게 된다. 즉 위에서 말한 이전에 검출된 적이 있는 놈이라면, 외부에서 유입된 결핵균이 아니라 이 지역사회에서 잠복되어 있다가 다시 활동을 시작했음을 시사하게 되는 것이다.

또한 논문에서는 크랙이라는 코카인의 사용이 증가된 시기와 결핵의 유행이 시작된 시기가 일치된 것을 확인하였는데, 많은 사람들이 술과 코카인을 교류하다 보니 그중 어떤 인물이 잠복 되었던 결핵균이 다시 활동을 시작하면서 지역사회에 감염이 유행된 것일거다.

소셜 설문을 통한 커뮤니티 네트워크

오렌지: 도말양성 환자, 전염성이 있는 폐결핵환자
그린: 도말음성 환자
블루: 접촉자
흰색: 사회적 집합 장소
보라색 화살표(MT0001): 감염원 (source case)으로 생각되는 환자, 초전파자 (superspreader)로 추정

본 논문은 나의 관심사 중의 하나인 사회연결망분석과 NGS, 유행성 질병의 모든 요소를 두루 갖춘 연구로 이전에 구글 검색어를 통한 독감 예측과 함께 질병관리에 있어서의 데이터 분석에 또하나의 영감을 주었다. 덧붙여 지나친 술과 약은 결핵에 해로우니 주의하세요 (^.^;;)

참고
사회연결망분석(Social-Network Analysis)의 경우 국내 김용학 교수님의 사회연결망분석이라는 책 추천
네트워크분석은 바라바시 교수의 링크와 국내 서적인 복잡계 네트워크 과학 책 추천
질병네트워크는 바라바시 교수와 고려대 고광일 교수의 Diseasome | Map: explore the human disease network 참고