■ 코로나19 감염 순간 포착, 비강 점막 면역 중요

■ 코로나19 감염 순간 포착, 비강 점막 면역 중요

 

● 기초과학연구원(IBS)과 전북의대, 코로나19 감염, 코 점막에서 시작된다.

 

★ 국내 연구진이 정확한 인체 감염 기전이 밝혀지지 않은 코로나19 바이러스의 인체 표적 부위를 밝혀냈다. 바로 비강의 섬모상피세포이다. 그동안, 코로나19는 상기도를 통해 감염된다고만 막연하게 추측되었다. 연구진은 비강 내 면역 형성을 치료 전략으로 제시했다. 기초과학연구원(IBS) 고규영 혈관 연구단장(한국과학기술원(KAIST) 의과학 대학원 특훈교수) 및 전북의대 감염내과 이창섭 교수로 구성된 '코로나19 대응 공동 연구팀'이 코로나19 바이러스의 복제 순간을 최초로 포착하고, 코로나19 초기 감염 및 바이러스 증식의 주요 표적이 코 속의 섬모상피세포임을 규명했다고 2021년 07월 02일 밝혔다.

 

★ 코로나19 바이러스는 바이러스 표면의 스파이크 단백질과 인체 세포의 안지오텐신 전환 효소2 (ACE2. Angiotensin convert ing enzyme-2), 막관통 세린 프로테아제2(TMPRSS2), 퓨린(Furin) 수용체 단백질의 결합을 통해 세포 내로 침투한다. 이들 ACE2, TMPRSS2, Furin 단백질을 가진 세포만이 코로나19 바이러스에 감염된다. 코로나19 환자 대부분은 '코로나19 양성' 진단 시점에 이미 일차적인 바이러스 감염·증식이 끝난 상태이기 때문에 초기 감염 기전을 파악하기가 어렵다. 장기유사체(Organoid)를 이용한 초기감염 연구가 있었지만, 배양 세포에서는 코로나19 바이러스 수용체의 발현 양상이 인체와 다를 수 있기에 실제 인체 감염 기전을 파악하는 데는 한계가 있었다. 연구진은 실제 코로나19 초기 환자로부터 얻은 정확한 검체를 다양한 실험 기법을 적용하여 분석함으로써 이러한 어려움을 극복했다.

 

★ 전북대학교 감염내과 이창섭 교수는 경증 코로나19 환자로부터 적절한 검체를 확보했다. 서울대학교병원, 삼성병원, 국립영장류센터의 연구진들 또한 신선한 조직 검체를 얻어냈다. 기초과학연구원(IBS) 연구진들은 이렇게 확보된 검체를 토대로 면역형광염색과 최신 기법인 단일세포 유전자발현 측정기법을 이용해 연구를 수행했다. 연구진은 ACE2, TMPRSS2, Furin 수용체 단백질이 코안 섬모세포의 공기 접촉면에 집중적으로 분포함을 발견했다. 코로나19 바이러스가 섬모세포의 공기 접촉면에 결합하여 세포 내로 침투 후 복제·증식할 수 있는 것이다. 이들은 "이를 통해 비강 섬모세포가 코로나19 바이러스 감염의 시발점임을 새롭게 밝혔다, 하지만, 그동안 주요 감염 표적으로 여겨졌던 호흡기 점액 분비 세포와 구강 상피 세포에는 코로나19 바이러스 수용체 단백질이 존재하지 않았다" 라고 밝혔다.

 

★ 연구진은 코로나19 초기 환자의 비강 및 구강 세포를 분석, 코로나19 바이러스가 비강 섬모세포에서만 복제 증식하는 현상을 최초로 포착했다. 코로나19 바이러스 수용체 단백질이 없는 비강 분비 세포 및 줄기세포, 구강 상피 세포 등에서는 감염이 일어나지 않았다. 경증 코로나19 환자는 코로나19 바이러스 증식이 초기 8일 이내 종료됐으며, 손상된 섬모 세포가 빠르게 재생되며, 건강을 회복했다. 연구진에 따르면, 이는 비강 점막 면역이 코로나19 치료의 핵심임을 시사한다. 또한, 코로나19 바이러스는 감염 초기에 복제 및 전파가 대부분 이뤄지는 것으로 알려졌는데, 이러한 연구는 치료뿐 아니라 예방 및 치료, 방역에 응용될 수 있다. 코로나19 바이러스의 표적인 비강 섬모 세포가 손상되면, 폐를 비롯한 다른 장기도 빠르게 감염될 수 있다. 비강 섬모세포 보호를 위한 후속 연구 및 백신·약물 개발이 필요하다.

 

★ 고규영 단장은 "비강 내 백신 투여로 비강 점막 면역을 형성하는 것이 새로운 코로나19 예방 및 치료 전략이 될 것이다" 라고 말했다. 이창섭 교수는 "집단 면역이 형성될 때까지 코와 입을 완전히 가리도록 마스크를 착용해야 한다" 라고 당부했다. 이번 연구성과는 국제 의학연구학술지인 임상연구저널(Journal of Clinical Investigation)에 표지 논문으로 2021년 07월 02일 오전 2시 게재됐다. 한편, 후속 연구로 ‘코로나19 감염에 따른 비강 점막 면역 형성 시점’, ‘근육 백신 접종에 의한 비강 점막 면역 형성 여부’, ‘비강 내 백신 접종 시 비강 점막 면혁 형성 기전’ 등에 대한 규명이 이뤄지고 있다. 연구진은 이번 연구의 모든 과정이 생명윤리 및 안전에 관한 법률(IRB)에 따라 환자의 동의를 얻은 적법한 상태에서 진행됐으며, 질병관리본부의 가이드라인에 따라 환자의 검사 대상물 획득은 음압 병동에서 시행했고, 분석은 모든 검체를 고정한 후, 생물 안전 2등급 (BL2) 시설에서 실시됐다고 밝혔다.

 

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