국내 연구진, 코로나19 '사이토카인 폭풍' 원인 밝혔다
국내 연구진, 코로나19 '사이토카인 폭풍' 원인 밝혔다
  • 오지혜 기자
  • 승인 2020.07.13 13:33
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KAIST 등 공동 연구팀, 인터페론의 역할 규명… 새로운 치료 패러다임 제시

KAIST(총장 신성철)는 의과학대학원 신의철 교수와 생명과학과 정인경 교수 연구팀이 서울아산병원 김성한 교수ㆍ연세대 세브란스병원 최준용ㆍ안진영 교수, 충북대병원 정혜원 교수와의 공동 연구를 통해 중증 코로나19 환자에서 나타나는 과잉 염증반응을 일으키는 원인을 발견했다고 13일 밝혔다.

과잉 염증반응이란 흔히 `사이토카인 폭풍'이라고도 불리는 증상인데 면역 물질인 사이토카인(cytokine)이 과다하게 분비돼 이 물질이 정상 세포를 공격하는 현상을 말한다.

연구팀에 따르면 빠르게 확산하고 있는 코로나19 바이러스는 전 세계적으로 이미 1300만명 이상이 감염됐고 이 중 50만명 이상이 사망했다. 코로나19 바이러스에 감염된 환자들은 경증 질환만을 앓고 자연적으로 회복되는 경우가 많으나, 어떤 환자들은 중증 질환으로 발전해 심할 때엔 숨지기도 한다. 흔히 사이토카인 폭풍 때문에 중증 코로나19가 유발된다는 사실이 널리 알려져 있다. 그러나 어떤 이유에서 과잉 염증반응이 일어나는지 구체적인 원인은 아직도 알려지지 않아 중증 코로나19 환자의 치료에 많은 어려움을 겪고 있다.

KAIST 의과학대학원 이정석 연구원 및 생명과학과 박성완 연구원이 주도한 이번 연구에서 공동 연구팀은 중증 및 경증 코로나19 환자로부터 혈액을 얻은 후 면역세포들을 분리하고 단일 세포 유전자발현 분석이라는 최신 연구기법을 적용, 그 특성을 상세히 분석했다.

그 결과, 중증 또는 경증을 막론하고 코로나19 환자의 면역세포에서 염증성 사이토카인의 일종인 종양괴사인자(TNF)와 인터류킨-1(IL-1)이 공통으로 나타나는 현상을 발견했다. 연구팀은 특히 중증과 경증 환자를 비교 분석한 결과, 인터페론이라는 사이토카인 반응이 중증 환자에게서만 특징적으로 강하게 나타남을 확인했다.

                                   단일세포 유전자발현 분석 기법 개념도
                                                          단일세포 유전자발현 분석 기법 개념도

지금까지 인터페론은 항바이러스 작용을 하는 착한(?) 사이토카인으로 알려져 있으나, 공동 연구팀은 인터페론 반응이 코로나19 환자에서는 오히려 과도한 염증반응을 촉발하는 원인이 될 수 있다는 사실을 다양한 방법을 통해 이를 증명한 것이다.

삼성미래기술육성재단과 서경배과학재단의 지원을 받아 수행한 공동연구팀의 이번 연구 결과는 면역학 분야 국제 학술지인 사이언스 면역학(Science Immunology)誌 7월 10일자에 게재됐다.

연구팀은 "중증 코로나19 환자의 과잉 염증반응 완화를 위해 현재에는 스테로이드제와 같은 비특이적 항염증 약물이 사용하고 있는데, 이번 연구 성과를 계기로 인터페론을 표적으로 하는 새로운 치료방법도 고려할 수 있음을 보여준다"며 "중증 코로나19 환자 치료에 새로운 패러다임을 제시한 획기적인 연구"라고 이 연구에 대한 의미를 부여했다.

관련 학계와 의료계에서도 코로나19의 재확산 등 팬데믹이 지속되는 현 상황에서 KAIST와 대학병원 연구팀이 긴밀한 협력을 통해 코로나19의 면역학적 원리를 밝히고 새로운 치료 전략을 제시한 이번 연구를 중개 연구(translational research)의 주요 성과로 높게 평가했다.

공동 연구팀은 현재 중증 코로나19 환자의 과잉 염증반응을 완화해 환자 생존율을 높일 수 있는 약물을 시험관 내에서 효율적으로 검색하고 발굴하는 방법을 개발하는 후속 연구를 진행 중이다.

이번 연구를 주도한 KAIST 의과학대학원 박사과정에 재학 중인 이정석 내과 전문의는 "중증 코로나19 환자의 의료적 문제를 해결하기 위해 이번 연구를 긴박하게 시작했는데 서울아산병원과 세브란스병원, 충북대병원의 적극적인 지원에 힘입어 불과 3개월 만에 마칠 수 있게 됐다ˮ고 말했다.

KAIST 정인경 교수는 "코로나19와 같은 신규 질환의 특성을 신속하게 규명하는 데 최신 단일세포 전사체 빅데이터 분석법이 효과적이었다"고 설명했다. 

신의철 교수도 "이번 연구는 코로나19 환자의 면역세포에서 어떤 일이 벌어지는지 상세히 연구함으로써 향후 치료전략을 설계할 수 있는 토대를 마련했다는 점에서 의의가 큰 연구ˮ라고 평가했다.

신 교수와 정 교수는 이와 함께 "중증 코로나19 환자의 생존율을 높일 수 있도록 새로운 면역기전 연구 및 환자 맞춤 항염증 약물 사용에 관한 연구를 지속적으로 수행할 것ˮ이라고 강조했다.

 


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