[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 의과학대학원 박수형 교수 연구팀이 코로나19 바이러스 증식의 절정기와 회복기에 나타나는 면역반응의 양·질적 변화를 규명해 폐 손상을 일으키는 특정 면역세포 특성 및 기원을 규명했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 충북대학교 의과대학 최영기 교수, 지놈인사이트 이정석 박사팀과 공동연구로 진행됐으며 코로나19 환자에서 과잉 면역반응에 의해 발생하는 폐 손상을 조절할 수 있는 가능성을 높였다.

코로나19에 감염되면 처음 바이러스가 유입되는 폐 조직에서 즉각적인 면역세포 활성화가 일어나는 것으로 알려져 있다.

이 면역세포의 대부분은 대식세포(macrophage)로 코로나19에 감염된 후 혈류를 통해 활성화된 단핵구가 폐 조직으로 들어오며 추가로 대식세포로 분화되고 바이러스에 감염된 폐 조직 세포들을 제거, 초기방어로 대응을 하게 된다. 

코로나19 감염 후 일어나는 초기의 면역반응과 시간에 따른 변화관측은 환자를 통해서는 불가능하기 때문에 페럿(식육목 족제비과의 포유류)과 같은 호흡기감염 동물모델이 바이러스 감염 후 면역반응의 정확한 면모를 밝히는 데 중요한 역할을 한다.

이에 앞서 충북대학교 최영기 교수 연구팀은 실험동물인 페렛이 SARS-CoV-2 바이러스에 감수성이 있다는 것을 세계 최초로 학계에 보고했다.

이번 연구에서 KAIST-충북대-지놈인사이트 공동연구팀은 코로나19 바이러스 감염 동물모델을 이용, 감염이 진행되는 동안 폐 내 면역세포의 변화를 첨단 연구기법인 '단일세포 시퀀싱'을 이용해 정밀분석했다.

또 폐 면역세포의 대부분을 차지하는 대식세포를 10가지 아형으로 분류해 어떤 대식 세포군이 폐 손상에 기여하는지도 살폈다.

연구팀은 코로나19 바이러스 감염 2일 후부터 혈류에서 활성화된 단핵구가 급격하게 폐 조직으로 침윤해 대식세포로 분화하며 양적으로 증가하는 사실을 확인했다.

 또한 이런 혈류 기원 침윤 대식세포들은 염증성 대식세포의 성질을 강하게 나타내고 바이러스 제거에 기여할 뿐만 아니라 조직손상을 일으키는 주범이 될 수 있음을 규명했다.

이어 대식세포 분화의 양상이 중증 코로나19 환자들의 폐 조직에서 관찰되는 변화와도 높은 유사도를 보인는 것도 규명했다.

연구팀 관계자는 바이러스 증식이 활발한 감염 2일차에 혈류로부터 침윤한 대식세포의 비율이 급증하며 강력한 염증반응이 유발됐고 절정기를 지나 5일차에 접어들며 바이러스는 감소하지만 폐내 대식세포들의 변화는 지속되며 조직손상을 유발한다는 사실이 확인됐다고 설명했다.

보건복지부와 KAIST의 지원을 받아 수행한 이번 연구 결과는 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 지난달 28일자로 게재됐다. (논문명: Single-cell transcriptome of bronchoalveolar lavage fluid reveals sequential change of macrophages during SARS-CoV-2 infection in ferrets).

공동연구팀은 현재 면역억제제를 투약받은 코로나19 환자들의 면역반응 변화를 추적하며 '싸이토카인 폭풍'과 같은 치명적인 중증 코로나19 과잉면역반응의 적절한 제어와 약물의 면역학적 효과를 규명하는 후속 연구를 진행하고 있다.

제1 저자인 지놈인사이트 이정석 박사와 KAIST 고준영 박사과정은 "이번 연구 결과는 코로나19 환자의 폐가 경험하게 되는 선천 면역반응을 단일세포 전사체라는 오믹스 데이터를 이용해 다각적으로 분석한 내용"이라며 "바이러스 감염 시 발생하는 대식세포 면역반응의 이중성을 이해하는 중요한 자료다"고 설명했다.


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