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코로나19 감염 폐 손상 일으키는 면역반응 특성 밝혔다

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코로나19 감염 폐 손상 일으키는 면역반응 특성 밝혔다

2021.08.04 13:33
박수형 KAIST 의과학대학원 교수와 최영기 충북대 의대 교수(한국바이러스기초연구소장), 이정석 지놈인사이트 연구원 공동연구팀은 코로나19 감염 이후 바이러스가 증식하고 회복하는 동안 폐에서 나타나는 면역반응을 동물모델로 분석해 혈류에서 들어오는 면역세포가 폐 손상에 관여하는 것을 찾아냈다. KAIST 제공
박수형 KAIST 의과학대학원 교수(왼쪽)와 최영기 충북대 의대 교수(가운데), 이정석 지놈인사이트 연구원 공동연구팀은 코로나19 감염 이후 바이러스가 증식하고 회복하는 동안 폐에서 나타나는 면역반응을 동물모델로 분석해 혈류에서 들어오는 면역세포가 폐 손상에 관여하는 것을 찾아냈다. KAIST 제공

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 감염 초기 폐 손상을 일으키는 면역반응에 관여하는 면역세포의 특성이 밝혀졌다. 과잉 면역반응으로 폐 손상을 겪는 코로나19 환자의 치료 전략을 세우는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.

 

박수형 KAIST 의과학대학원 교수와 최영기 충북대 의대 교수(한국바이러스기초연구소장), 이정석 지놈인사이트 이사 공동연구팀은 코로나19 감염 이후 바이러스가 증식하고 회복하는 동안 폐에서 나타나는 면역반응을 동물모델로 분석해 혈류에서 들어오는 면역세포가 폐 손상에 관여하는 것을 찾아냈다고 4일 밝혔다.

 

코로나19에 감염되면 바이러스 감염이 일어나는 폐 조직 안에서 즉각적으로 면역세포가 활성화된다. 이 면역세포의 대부분은 외부 균이나 감염된 세포를 먹어 없애는 대식세포다. 혈류를 타고 돌아다니는 커다란 백혈구인 단핵구도 활성화된 채로 폐 조직으로 들어오며 추가로 대식세포로 분화한다. 이를 통해 바이러스에 감염된 폐 조직 세포를 제거하며 초기 방어를 한다. 하지만 인간 폐에서 초기 면역과정을 시간별로 관찰하는 것은 불가능했다.

 

연구팀은 인간 대신 족제비과의 일종인 페럿을 이용해 바이러스 감염 후 폐속 면역세포가 어떻게 변화하는지를 살폈다. 인간의 폐에서 페럿은 사람과 폐가 비슷해 호흡기감염 동물모델로 활용된다. 최 교수팀은 페렛이 코로나19 바이러스에 감염된다는 것을 지난해 3월 처음으로 학계에 보고한 바 있다. 연구팀은 조직 대신 세포 1개를 통해 변화를 분석하는 단일세포 시퀀싱을 이용해 대식세포를 10가지 아형으로 분류하고 이중 어떤 대식세포가 폐 손상을 일으키는지 분석했다.

 

KAIST 제공
페럿 폐포 속 세포를 분석해 대식세포가 폐에 미치는 영향을 분석했다. KAIST 제공

그 결과 코로나19 감염 이틀 뒤부터 혈류에서 단핵구가 급격하게 폐 조직으로 들어가며 대식세포로 분화하고 수를 늘림을 확인했다. 혈류에서 온 대식세포들은 염증성 대식세포의 성질을 강하게 보였다. 바이러스를 제거하는 것뿐 아니라 조직에도 손상을 일으키는 것이다. 이런 대식세포 분화 양상은 중증 코로나19 환자들의 폐 조직에서 관찰되는 것과도 비슷한 것을 밝혀냈다.

 

이 이사는 ”이번 연구결과는 코로나19 환자의 폐가 경험하게 되는 선천 면역반응을 단일세포 전사체라는 오믹스 데이터를 이용해 다각적으로 분석했다“며 ”바이러스 감염 시에 발생하는 대식세포 면역반응의 이중성을 이해하는 중요한 자료ˮ라고 설명했다. 이 이사가 속한 지놈인사이트는 유전체 정밀분석 전문 기업으로 주영석 KAIST 의과학대학원 교수가 교원창업했다.

 

최 교수는 “코로나19 바이러스 감염 후 시간이 지남에 따른 바이러스의 증식성 변화와 병리학적 분석을 수행했다”며 “전반적인 바이러스 감염 및 회복에 관여하는 병의 원리를 이해할 수 있는 중요한 연구자료”라고 말했다.

 

박 교수는 “코로나19가 감염된 직후 시간에 따른 변화를 감염 전과 비교하여 정밀하게 규명한 것이 이 연구의 가장 큰 수확”이라며 “감염 후 폐 손상이 특정 염증성 대식세포에 의한 것임을 밝혀 중증 코로나19 환자에서 사용되는 면역억제 치료 전략을 정교하게 만들 수 있는 근거를 마련했다ˮ고 말했다.

 

연구결과는 지난달 28일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표됐다.

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