돼지 생식기 호흡기 증후군 바이러스 생독 및 서브유닛 백신의 병리학 및 면역학적 효능 평가

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 수의과대학 수의학과, 2021.8. 채찬희.돼지 생식기 호흡기 증후군 (PRRS)은 번식 저하 및 호흡기 질환을 일으키는 현대 양돈 산업에서 경제적으로 가장 중요한 질병이다. PRRS 바이러스(PRRSV)는 크게 PRRSV-1 및 PRRSV-2 의 두 가지 균주로 나누어 지는데 PRRSV-1과 PRRSV-2 는 1991 년경 유럽과 북미에서 각각 처음 분리되었으며, 두 균주 모두 발견된 대륙에서 여전히 우세한 균주이다. 그러나 우리 나라를 비롯한 아시아 국가는 PRRSV-1과 PRRSV-2 가 함께 나타나 더 심한 합병증을 일으킨다. 동종 균주를 사용한 백신 접종은 이종 균주를 사용한 백신 접종보다 더 효과적이며 약독화 생백신은 생산 및 경제적 손실과 야외 바이러스 배출을 줄였다. 현재 국내에는 4 개의 약독화 생백신이 판매 중이며 2개는 PRRSV-1 유래 약독화 생백신이고 나머지 2개는 PRRSV-2 유래 약독화 생백신이다. 그러나 PRRSV-1 및 PRRSV-2 야외 이종 바이러스에 대한 4 가지 약독화 생백신의 효능을 평가한 연구는 아직 수행되지 않았다. 이러한 이유로, 본 연구는 육성돈에 PRRSV-1 및 PRRSV-2 를 공격접종하여 두 개의 MLV 1 상용 PRRS 백신과 두 개의 MLV 2 상용 PRRS 백신의 효능을 평가했다. 두 개의 MLV 1 백신은 동종 PRRSV-1 공격접종에서만 폐 병변과 PRRSV 감염 세포를 감소시켰지만, 두 개의 MLV 2 백신은 동종 PRRSV-2 뿐만 아니라 이종 PRRSV-1 공격접종에서도 교차면역을 나타냈다. 이러한 결과를 가지고 MLV 1과 MLV 2 백신 효능 비교 실험을 PRRSV-1 및 PRRSV-2 함께 감염된 일반 양돈장으로 확대하였다. MLV의 유형에 관계없이 모든 백신 접종 그룹은 일반적으로 백신을 접종하지 않은 돼지에 비해 향상된 성장률을 보였지만 선행 연구처럼 MLV 2 백신이 MLV 1 백신을 접종 한 돼지에 비해 전체 성장 속도가 더 좋았다. MLV 1 백신 접종은 PRRSV-1 과 PRRSV-2 어느 것도 바이러스 혈증을 감소시키지 못한 반면 MLV 2 백신은 PRRSV-2 바이러스 혈증을 감소 시켰다. 종합하면 MLV 2 백신은 PRRSV-1 및 PRRSV-2 혼합감염 농장에서 MLV 1 백신보다 더 효과적일 수 있다. PRRS 생독백신이 사독백신보다 더 효과적이긴 하지만 생독백신의 안전성에 대한 우려가 커지고 있는데 종돈장의 경우 더욱 그러하다. PRRS 서브유닛 백신과 PRRS MLV 간의 야외임상 비교 연구는 수행되지 아니하여 돼지 생식기 및 호흡기 증후군을 보이는 농장에서 PRRS MLV 백신과 PRRS 서브유닛 백신의 효능을 비교하였다. PRRSV-1 및 PRRSV-2 와의 혼합감염으로 인한 호흡기 질환의 병력을 바탕으로 3 개의 농장이 선택 되었다. PRRS 서브유닛 백신을 접종 한 돼지는 MLV 백신을 접종 한 돼지에 비해 호흡기 질환에 대해 비슷하거나 더 나은 효능을 보였으며 성장률도 좋았다. 그러나 PRRSV-1 및 PRRSV-2 바이러스 혈증이 가장 높을 때, PRRS 서브유닛 백신과 MLV 모두 PRRSV-1 및 PRRSV-2 에 대한 중화항체와 T 세포 반응이 낮은 수준이었으며 이는 PRRSV-1 및 PRRSV-2 혼합감염에 대한 부분적 방어로 여겨진다. 마지막으로 임신 후기 후보돈에서 PRRS 서브유닛 백신의 PRRSV-1 과 PRRSV-2 이종 바이러스 공격접종에 대한 효과를 연구하였다. 공격 균주의 유전형에 관계없이, 백신 접종한 후보돈은 임신 114 일에서 115 일 사이에 정상적으로 분만을 했으나 백신 접종을 하지 않은 후보돈은 임신 105 일에서 110 일 사이에 유산하였다. 또한, 백신 접종한 후보돈은 백신을 접종하지 않은 후보돈에 비해 PRRSV 바이러스 혈증 수준이 상당히 낮았고 바이러스 중화 항체 및 인터페론 -γ 분비 세포 수준이 상당히 높았다. 이러한 결과는 임신돈에서 이종 PRRSV-1 및 PRRSV-2 감염으로 인한 번식 질환에 PRRSV 서브유닛 백신이 효과가 있음을 보여주었다.Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) is linked to economically important disease in modern swine industry causing reproductive loss and respiratory disease. PRRS virus (PRRSV) is further divided into two major types, PRRSV-1 and PRRSV-2. PRRSV-1 and PRRSV-2 were first isolated in Europe and North America respectively around 1991, both strains are still dominant in that discovered continent. But both PRRSV-1 and PRRSV-2 has appeared together in Asian countries including Korea and caused more complicated disease. PRRS vaccination, while it does not completely prevent PRRSV infection, is one of the most powerful methods for managing PRRS. Vaccination with a homologous strain is more effective than vaccination with a heterologous strain and modified live vaccines has reduced production and economic losses and wild‐type virus shedding. Currently, four Modified Live Virus Vaccines (MLV), two based on PRRSV-1 and two based on PRRSV-2 are commercially available in the Korean market. However, no studies have been performed yet to assess the efficacy of these 4 PRRSV MLV vaccines against heterologous PRRSV-1 and PRRSV-2 field viruses. For this reason, this study evaluated the efficacies of two different MLV 1 commercial PRRS vaccines and two different MLV 2 commercial PRRS vaccines' efficacies in growing pigs through PRRSV-1 and PRRSV-2 challenges. Either MLV 1 vaccines reduced lung lesions and PRRSV positive cells only in homologous PRRSV-1 challenges but either MLV 2 vaccines showed cross protection not only homologous PRRSV-2 but also heterologous PRRSV-1. With these results, studies were expanded to test PRRSV-1 and PRRSV-2 co-infected commercial farm comparing MLV 1 with MLV 2 vaccine efficacies. Regardless of the type of MLV, all vaccinated groups generally exhibited improved growth rate compared to the unvaccinated pigs but as the previous study indicated, either of the MLV 2 vaccines had a better overall growth rate compared to the pigs vaccinated with either of the MLV 1 vaccines. MLV 1 vaccination failed to reduce any type of PRRSV-1 or PRRSV-2 viremia while MLV 2 vaccines decreased PRRSV-2 viremia. Taken together, MLV 2 vaccines can be more efficacious than MLV 1 vaccines in PRRSV-1 and PRRSV-2 co-infected farms. Although PRRS MLV vaccines has been more efficacious than killed vaccines, there has been growing concerns about the safety fo live vaccines, especially breeding farms. To meet this demand, relatively recently PRRS subunit vaccine was developed claiming little adverse effects appearing vaccines using whole virus for antigen but no comparative field studies between PRRS subunit vaccines and PRRS MLV were done before. In this study, the efficacy of a porcine reproductive and respiratory syndrome subunit and a modified-live virus vaccine against respiratory diseases in endemic farms were compared. Three farms were selected based on their history of respiratory diseases caused by co-infection with both PRRSV-1 and PRRSV-2. Pigs vaccinated with the PRRS subunit vaccine had a similar or better efficacy against respiratory disease and had a better growth performance compared to those vaccinated with the PRRS MLV vaccine. But at the peak of PRRSV-1 and PRRSV-2 viremia, both PRRS subunit vaccine and MLV's neutralizing antibodies and T-cell responses against PRRSV-1 and PRRSV-2 were at low levels suggesting that either vaccine is only able to provide a partial protection against co-circulating PRRSV-1 and PRRSV-2. Lastly, effectiveness of a commercial PRRSV subunit vaccine against heterologous PRRSV-1 and PRRSV-2 challenge in late-term pregnant gilts were investigated. Regardless of the challenge strain's genotype, the vaccinated gilts carried their pregnancies to term and farrowed between days 114 and 115 of gestation while unvaccinated gilts aborted between days 105 and 110 of gestation. The vaccinated gilts had a significantly lower level of PRRSV viremia and significantly higher levels of virus-neutralizing antibodies and interferon-γ-secreting cells compared with the unvaccinated gilts. These results revealed that vaccination in late-term pregnancy with PRRSV subunit vaccine was efficacious against reproductive failure due to heterologous PRRSV-1 and PRRSV-2 infection.GENERAL INTRODUCTION 1 LITERATURE REVIEW 3 1. Porcine reproductive and respiratory syndrome virus 3 1.1. Historical Background 3 2. Etiology 4 2.1. Nonstructural proteins 5 2.2. Structural proteins 5 3. Epidemiology 7 3.1.Persistent infection 7 3.2. Vertical transmission 7 3.3. Horizontal transmission 8 4. Pathogenesis 8 4.1. Postnatal PRRS 9 4.2. Reproductive PRRS 10 5. Clinical signs 11 5.1. Sows and boars 11 5.2. Suckling pigs 12 5.3. Nursery pigs 13 5.4. Grow finishing pigs 13 6. Lesions 14 7. Immunity 15 7.1. Innate immunity 15 7.2. Humoral immunity 16 7.3. Cellularimmunity 17 7.4. Persistent infection 18 8. Modified Live vaccine 19 8.1. MLV type 1 20 8.2. MLV type 2 21 8.3. Co-Vaccination of MLV 1 and MLV 2 22 9. Killed vaccine 23 9.1. Commercial PRRSV KV 23 9.2. Subunit PRRS vaccines 24 10. References 25 CHAPTER I. Comparison of four commercial modified-live porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) vaccines against heterologous Korean PRRSV-1 and PRRSV-2 challenge 44 Abstract 45 Introduction 46 Materials and Methods 47 Results 55 Discussion 67 References 71 CHAPTER II. Comparison of four commercial PRRSV MLV vaccines in herds with co-circulation of PRRSV-1 and PRRSV-2 78 Abstract 79 Introduction 80 Materials and Methods 81 Results 90 Discussion 102 References 108 CHAPTER III. A comparative study of the efficacy of a porcine reproductive and respiratory syndrome subunit and a modified-live virus vaccine against respiratory diseases in endemic farms 115 Abstract 116 Introduction 117 Materials and Methods 119 Results 128 Discussion 145 References 150 CHAPTER IV. Effectiveness of a commercial porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) subunit vaccine against heterologous PRRSV-1 and PRRSV-2 challenge in late-term pregnant gilts 157 Abstract 158 Introduction 159 Materials and Methods 161 Results 166 Discussion 178 References 180 GENERAL CONCLUSION 185 ABSTRACT IN KOREAN 188박

GIS-based algorithm for the calculation of photovoltaic power generation on a train

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 에너지시스템공학부, 2023. 2. 박형동.VIPV (Vehicle Integrated PhotoVoltaic) is photovoltaic system integrated into vehicles such as cars and public transportation, and it requires a computational model that can quantitatively estimate power generation because they are significantly impacted by spatio-temporal elements, unlike typical solar power plant systems remaining stationary in locations. This study, which concentrates on the routed train model among various VIPVs, suggests models and interfaces that figure out the ideal quantity of solar electricity a train can generate over time and route. Based on GIS, the terrain close to the train route was displayed as raster data, and the incident angle of the solar irradiance in time and space was calculated at about 2,700 measuring points along the route to determine whether it was shaded by the terrain or buildings and the actual amount of solar irradiance when it entered the panel. The DSM (Digital Surface Model) was developed to rasterize topography by setting the DEM (Digital Elevation Model), downloading open-source building vector file database data, and calculating the average floor height of buildings across the country. It was possible to determine whether the sun was blocked at the measuring point after calculating the sun's relative position using a celestial movement-aware function by utilizing Python programming package (pvlib). The 3km rectangular area near the measuring points was examined using an isotropic solar diffuse irradiance model to see if the any DSM pixel blocks solar ray at the measuring point. If shaded area was identified, direct irradiance is excluded and total diffuse irradiance is calculated by using the Solar Radiation Graphics function as an incident area for diffuse irradiance. For better accuracy, meteorological variables which directly affect solar irradiance, like clouds, were applied. The actual profit and loss of panel operating by train schedule was analyzed by combining the algorithm with the physical model of the moving object. The daily amount of solar irradiance was calculated by choosing the annual representative date(one day per month). Following that, the inverter and panel were set using the proper assumptions, and the power was calculated. According to the analysis, an optimistic calculation could result in the production of 98.88 MWh of train power annually on a one-way basis. Moreover, as a result of analysis of panel operation, it was found that solar panel is not efficient in winter season, dawn or afternoon. The study's findings can be used to assess the financial viability or planning capacity of converting cars into renewable energy combinations in major public transportation industry. It can also be used as a test bed for developing algorithms that forecast sun irradiance for free-path solar vehicles.VIPV(Vehicle Integrated Photovoltaic)는 자동차나 대중교통 등 이동수단에 태양광 패널을 접목, 통합하여 전력을 보충하는 것으로, 기존의 지정 장소에서 움직이지 않는 태양광 발전소 시스템과는 달리 시공간적 요소에 발전량이 크게 영향을 받기 때문에 이를 정량적으로 추산할 수 있는 계산 모델이 필요하다. 본 연구는 이런 VIPV 중 경로가 지정된 열차 모델에 집중하여, 시간 및 노선에 따른 열차가 생산할 수 있는 최적의 태양광 발전량을 계산하는 모델과 인터페이스를 제안한다. GIS를 기반으로 열차 경로 인근의 지형지물을 래스터 자료로 구현하고, 경로상의 2700여 개의 측정 지점에서 시간, 공간에 따른 태양광 일사량 입사 각도를 계산하여 지형지물에 가려지는지 여부와, 실제 패널 입사 시 실질적으로 얻는 일사량을 계산하였다. 지형지물을 구현하기 위하여 고도자료인 DEM(Digital Elevation Model)과 공개 자료로 제공되는 건물 벡터 파일 데이터베이스 정보와 건물 평균 층고를 추산하여 DSM(Digital Surface Model)을 만들었으며, 천체 이동을 고려한 함수를 포함하는 Python 패키지 pvlib을 이용하여 태양 상대 위치를 계산 후, 측정 지점에서 음영 여부를 판별 함수를 Python 코딩하여 판단할 수 있도록 했다. 등방성 일사량 모델을 적용, ArcGIS를 통해 뽑아낸 측정 구역 인근 3km짜리 직사각형 구역 내부 영역의 DSM 픽셀들이 측정 지점에 음영을 주는지에 대한 여부를 검사하고, 지점별로 음영 진 지역은 직달일사량을 배제, Solar Radiation Graphics 기능을 사용하여 그림자에 가려지지 않은 영역은 전부 산란일사량 입사 영역으로 판단, 해당 직달일사량, 산란일사량을 합산한 양을 시점별로 계산하여 전체 합산 일사량으로 계산했다. 더 정밀한 계산을 위해 운량 등 일사량에 직접 영향을 미치는 기상 요소를 적용하였다. 개발한 알고리즘에 이동체 물리 모델 등을 접목하여 실제 패널을 운용하는 것에 대한 열차 운행 일정 별 손익을 분석해보았다. 연간 대표 일자(월당 하루)를 선택하여 하루에 총 얼마의 일사량을 받을 수 있는지 계산하였다. 이후 가상의 인버터 및 패널을 설정하여 전력을 계산한 결과, 연간 편도 기준 98.88 MWh의 기차 전력을 생산할 수 있는 것으로 분석되었다. 패널 운용의 경제성 분석 결과, 동절기와 새벽, 늦은 오후 시간대에는 태양광 열차 운영의 경제성이 낮게 나타났다. 본 연구 결과는 대중교통 산업의 재생에너지 결합 형태로의 차량 전환 시 수익성을 계산하거나 전력 계획을 세우는데 이바지할 수 있으며, 경로가 자유로운 태양광 자동차 등의 알고리즘을 구축하는 프로토타입이 될 수 있다.1. 서론 1 2. 배경이론 5 2.1 천체 이론 및 일사량 모델 5 2.2 기상 모델 14 2.3. 이동체 물리 모델 17 2.4 GIS 기반 일사량 계산 모델 19 3. 연구 방법론 24 3.1 노선 선정 및 이동체 정보 24 3.2 GIS를 통한 노선 인근 지형지물 구축 29 3.3 일사량 모델 및 기상 모델 적용 31 3.4 이동체 물리 모델 적용 32 3.5 파이썬 GUI 프로그래밍 34 4. 시뮬레이션 설계 46 4.1 청명 일사량 적용 시 발전량 추산 46 4.2 일정별 패널 운용 손익 분석 47 5. 결과 분석 48 5.1 시뮬레이션 결과 48 5.1.1 연간 발전량 추산 결과 48 5.1.2 일정별 패널 운용 손익 분석 결과 54 6. 결론 59 7. 참고문헌 61 Abstract 67석

The Role of Ca++ on Contractile mechanism of Skeletal Muscle

Superprecipitation of actomyosin has been consi dered to be an in vitro model of the muscle contraction, and intimate correlation has been found between superprecipitation and ATPase activity of actomyositL In order to elucidate the precise role of calcium un interaction of actin-myosin, the effect of the EGTA on ATPase activity of Perry myosin B" with or without troponin and/or tropomyosin was stndied in rabbit skeletal muscle. The results are as follows: 1) Superprecipitation of Perry myosin B" with both of troponin and tropomyosin was markedly delayed by EGTA , and stopped by addition of EGTA during the reaction. 2) ATPase activity of Perry myosin B" was not influenced by EGTA. 3) ATPase activity of: Perry myosin B" with only troponin or tropomyosin was also not influenced by EGT A. but both of troponin and tropomyosin added Perry myosin B" revealed depressed ATPase activity by EGTA. 4) In the system Perry myosin B" with both of troponin and tropomyosin, addition of EGTA during the reaction caused depression of ATPase activity. It is concluded that the actin-myosin interaction is controled by the minute change of calcium concent ration only in the presence of both troponin and tropomyosin through association and dissociation process