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중증 코로나19환자에게 나타나는 사이토카인 폭풍 원인 찾았다

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중증 코로나19환자에게 나타나는 사이토카인 폭풍 원인 찾았다

2020.07.13 16:04
코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 현미경 사진이다. NIAID 제공
코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 현미경 사진이다. NIAID 제공

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19, 코로나19) 중증 환자에게서 발견되는 심각한 염증반응의 원인을 국내 연구자들이 밝혀냈다. 중증 코로나19 환자를 치료할 새로운 표적을 발굴하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.


신의철 KAIST 의과학대학원 교수와 이정석 연구원, 정인경 생명과학과 교수, 박성완 연구원, 김성한 서울아산병원 교수, 최준용 연세대 세브란스병원 교수팀은 중증 코로나19 환자에게 나타나는 과잉 염증 반응인 ‘사이토카인 폭풍’이 기존에 항바이러스 작용을 한다고 알려져 왔던 ‘인터페론’이라는 면역 반응 때문에 발생한다는 사실을 밝혔다. 연구 결과는 면역학 분야 국제학술지 ‘사이언스 면역학’ 10일자에 발표됐다.


사이토카인 폭풍은 바이러스가 인체에 침투했을 때 면역세포에서 분비되는 단백질 면역 조절물질인 ‘사이토카인’이 과다하게 분비돼 정상세포를 공격하는 현상이다. 원래 사이토카인은 항바이러스 효과를 내는 몸에 이로운 면역 작용이지만, 이 작용이 과다해져 체내에 급격하고도 심각한 염증을 많이 유발하게 된다. 심하면 사망에 이른다. 중증 코로나19의 주요한 원인으로 꼽히고 있지만, 그 동안 정확한 발생 과정은 밝혀지지 않았다.


연구팀은 무증상 및 중증, 경증 코로나19 환자 11명과 정상인 4명, 인플루엔자 환자 5명에게 혈액을 얻은 뒤 각각 수천 개씩의 면역세포를 분리하고 이들의 특징을 ‘단일 세포 유전자 발현 분석(scRNA-seq)’ 기술을 이용해 하나씩 분석했다. 단일 세포 유전자 발현 분석 기술은 1개의 세포를 분리해 그 안에 극미량 존재하는 ‘전사체’를 증폭해 수를 늘려 차세대 염기서열해독기술로 양을 측정하는 새로운 기술이다. 전사체는 세포가 단백질을 만들 때는 유전물질(DNA)에서 필요한 부분만 복사해 만든 일종의 ‘사본’ RNA의 모음이다. 전사체를 분석하면 그 세포가 어떤 단백질을 활발히 만드는지를 파악할 수 있다. 


연구 결과 코로나19 중증 및 경증 환자의 면역세포(단핵구)에서 염증성 사이토카인의 일종인 종양괴사인자(TNF)와 인터류킨-1이 공통적으로 많이 만들어진다는 사실을 발견했다. 중증과 경증 환자를 비교할 결과, 중증 환자에게 ‘인터페론’이라는 사이토카인 반응이 특히 강하게 나타난다는 사실도 확인했다. 

 

혈액 속 면역세포를 1개씩 분리한 뒤 ′단일 세포 유전자 발현 분석 기술′을 이용해 특징을 파악했다. 세포 내에 만들어진 극미량의 ′전사체를 증폭한 뒤 해독해 그 양을 측정해 관련 단백질을 찾는 방식이다. 그 결과 코로나19 환자에게는 종양괴사인자(TNF)와 인터류킨-1이 발견되고, 특히 중증 환자에게는 인터페론이 발견된다는 사실이 확인됐다. 연구팀은 중증 코로나19를 치료하기 위한 새로운 표적이 될 것으로 기대했다. KAIST 제공
혈액 속 면역세포를 1개씩 분리한 뒤 '단일 세포 유전자 발현 분석 기술'을 이용해 특징을 파악했다. 세포 내에 만들어진 극미량의 '전사체를 증폭한 뒤 해독해 그 양을 측정해 관련 단백질을 찾는 방식이다. 그 결과 코로나19 환자에게는 종양괴사인자(TNF)와 인터류킨-1이 발견되고, 특히 중증 환자에게는 인터페론이 발견된다는 사실이 확인됐다. 연구팀은 중증 코로나19를 치료하기 위한 새로운 표적이 될 것으로 기대했다. KAIST 제공

연구팀은 “중증 코로나19 환자의 과잉 염증반응 악화를 위해 현재 스테로이드제 같은 비특이적 항염증 약물을 사용하고 있는데, 이번 연구성과를 계기로 인터페론을 표적으로 하는 새로운 치료방법을 고려할 수 있게 됐다”며 “현재 세포를 이용해 후보약물을 검색하고 발견하는 방법을 개발중”이라고 말했다.


정 교수와 신 교수는 “코로나19 환자의 면역세포에서 어떤 일이 벌어지는지 상세히 연구해 향후 치료 전략을 설계할 수 있는 토대를 마련했다”며 “중증 코로나19 환자의 생존율을 높일 수 있도록 환자 맞춤 항염증 약물 사용에 관한 연구를 이어 나가겠다”고 말했다.
 

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