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[코로나19 연구속보] ‘미끼 세포’, 코로나19 사이토카인 폭풍 줄이다

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[코로나19 연구속보] ‘미끼 세포’, 코로나19 사이토카인 폭풍 줄이다

2020.10.16 10:31
코로나19의 감염 및 염증성 사이토카인을 완화시키는 인공 세포가 개발돼 눈길을 끈다. WHO 제공
코로나19의 감염 및 염증성 사이토카인을 완화시키는 인공 세포가 개발돼 눈길을 끈다. WHO 제공

 

과학자들은 지난 수개월동안 신종코로나바이러스감염증(코로나19) 치료법을 개발하기 위해 줄기세포와 합성 항체부터 일반의약품, 스테로이드에 이르기까지 모든 수단을 동원했다. 심지어 ‘미끼’를 활용해 코로나19 바이러스를 인간 세포로부터 유인해내려는 연구도 시도됐다. 인공 사람 세포로 병원성 바이러스를 유인하려는 시도는 거의 없었다. 관련해 지난 6일(현지시간) 학술지 PNAS에 유전자 조작 세포를 코로나19 바이러스에 결합시켜 감염증을 감소시키는 연구 결과가 발표됐다. 
 
미국 국립보건원(NIH)의 샤오위안 첸 선임연구원은 코로나19의 팬데믹(세계적 대유행) 이후 그간 해온 암 진단 및 치료를 위한 나노기술 개발을 코로나19 연구로 선회했다. 그는 과거 HIV(Human Immunodeficiency Virus, 인체면역결핍바이러스) 등의 병원체를 속하기 위해 유인 수용기가 사용되었다는 논문을 접하고, 해당 기술이 코로나19에도 효과가 있을지 궁금했다. 카롤린스카 연구소의 분자독성학자인 벵트 파델 박사는 첸의 연구를 일컬어 “매우 우아하다”고 추켜세웠다. 그는 “특정 바이러스 수용체를 알고 있다면, 바이러스 차단을 위해 이러한 연구 방법을 선택할 수 있다”고 말했다. 
 
그동안 사이토카인 수용체를 내장한 인조 세포 유인 수용기는 염증성 사이토카인과 결합해 ‘사이토카인 폭풍(과잉 면역·염증 반응)’을 유발, 코로나19 증상을 더욱 악화시키는 것으로 알려졌다. 그러나 첸과 중국 우한대학교 연구진은 백혈병에서 유래한 인간 THP-1 세포를 연구에 활용했다. 연구진은 이 세포를 코로나19 바이러스가 세포 안으로 들어갈 때 결합하는 수용체(ACE2)를 과잉 생산하는 인간 배아 세포와 결합했다. 첸 연구원은 이 ‘미끼’가 체내에 주입된다면, 바이러스가 인간 세포 대신 이와 결합할 것으로 기대했다.  
 
사실 코로나19 감염을 막고자 ‘미끼’를 사용하려는 아이디어가 새롭지만은 않다. 한 연구팀은 바이러스와 잘 결합하는 ACE2 수용체를 이용한 바이러스 ‘미끼’를 제작한 바 있다. 이는 감염 초기 단계에서 상당 부분 감염을 차단하는 것으로 확인돼 현재 임상시험 2상 과정에 돌입한 상태다. 

지난 7월 오리건 주립대학의 약리학자인 가우라브 사헤이는 ACE2를 나노입자를 통해 실험쥐의 간으로 전달, ACE2 유인기가 혈액에 분비되는 방법을 설명한 바 있다. 그는 체내 ACE2 유인기의 증가를 효과적으로 이끌었고, 코로나19 바이러스의 결합을 억제한다는 사실을 발견했다.

첸의 연구는 이를 사이토카인 수용체와 결합시키는 새로운 개념을 제안한 것으로, 사헤이는 비록 첸의 연구에 참여하지는 않았지만 “ACE2 수용체와 사이토카인 수용체의 결합은 새롭다”며 “매우 흥미진진하다”고 평가했다.   
 
첸과 연구진은 사스(SARS·중증급성호흡기증후군) 바이러스와 코로나19 바이러스를 인간과 원숭이 세포에 각각 배양해 ‘나노 유인기’에 적용하는 실험을 진행했다. 그 결과 유인기는 세포나 바이러스의 종류에 관계없이 바이러스 감염을 크게 억제했다. 연구진은 유인기가 실험접시 밖에서도 작동하는지를 확인코자 실험쥐에게 자극제인 리포폴리사당류를 흡입토록 해 급성 폐염증을 유도했다. 4시간 후 실험쥐가 나노 유인기를 흡수했고, 다시 8시간 후 쥐의 폐를 채취해 분석하자, 유인기가 사이토카인을 효과적으로 감소시켰음이 확인됐다.
 
첸 연구원은 “간단한 실험만으로도 세포 수준에서 바이러스를 중화시킬 수 있었다”며 “체내에서 불과 수 시간만에 사이토카인 폭풍을 완화시킬 수 있다는 사실은 놀랍다”고 말했다. 그러면서 “코로나19는 신속한 대응이 필수적이며 해당 나노 유인기가 그러한 작용을 한다”고 강조했다. 
 
이 결과는 ‘미끼’가 쥐의 폐에 있는 사이토카인을 완화시킬 수 있음을 보여준다. 다만, 코로나19 감염을 차단하는지를 확인하는 실험은 이뤄지지 못했다. 이에 대해 첸은 인간 ACE2를 보유한 실험쥐가 부족했다고 설명했다. 관련해 파델 박사는 나노 유인기를 이식받은 실험쥐에서 어떤 부작용도 발견되지 않은 점은 고무적이지만, 사람 암세포를 활용한 인공세포가 임상시험에서도 동일한 효과를 나타날지에 대해서는 의문을 제기했다. 

 

※ 참고자료

https://www.the-scientist.com/news-opinion/decoy-cells-trick-sars-cov-2-reduce-cytokines-in-vitro-68042

 

※ 출처 : 한국과학기자협회 포스트 

https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=29716873&memberNo=36405506&navigationType=push

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