KAIST, 중증 코로나19 환자 과잉 염증반응 원인 규명
KAIST, 중증 코로나19 환자 과잉 염증반응 원인 규명
  • 이성현 기자
  • 승인 2020.07.13 13:56
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서울아산병원, 세브란스병원, 충북대병원 공동연구

한국과학기술원(KAIST)이 중증 코로나19 환자 과잉 염증반응 원인을 규명했다.

단일세포 유전자발현 분석 기법 개념도
단일세포 유전자발현 분석 기법 개념도

KAIST는 13일 의과학대학원 신의철 교수와 생명과학과 정인경 교수 연구팀이 서울아산병원 김성한 교수, 연세대 세브란스병원 최준용·안진영 교수, 충북대병원 정혜원 교수와 공동으로 ‘사이토카인 폭풍’ 원인을 발견했다고 밝혔다.

코로나19의 재확산 등 팬데믹이 지속되는 현 상황에서 KAIST와 대학병원 연구팀이 긴밀한 협력을 통해 코로나19의 면역학적 원리를 밝히고 새로운 치료전략을 제시한 이번 연구는 의료계 및 학계에서 중개 연구 주요 성과로 높게 평가되고 있다.

사이토카인 폭풍은 과잉 염증반응 증상으로 면역물질인 사이토카인이 과다 분비돼 정상세포를 공격하는 현상이다.

전세계적으로 확산하고 있는 코로나19 바이러스 환자 중 중증 질환으로 발전해 사망에 이르는 경우도 있는데 이 사이토카인 폭풍으로 인해 유발된다는 사실이 널리 알려져 있다.

공동연구팀은 중증 및 경증 코로나19 환자로부터 혈액을 얻어 면역세포를 분리하고 단일 세포 유전자 발현 분석이라는 최신 연구기법을 적용, 그 특성을 분석했다.

그 결과 면역세포에서 염증성 사이토카인의 일종인 종양괴사인자와 인터류킨-1(IL-1)이 공통으로 나타났다.

(왼쪽부터) 신의철 교수, 이정석 연구원, 박성완 연구원
(왼쪽부터) 신의철 교수, 이정석 연구원, 박성완 연구원

이를 기반으로 중증과 경증 환자를 비교 분석한 결과 인터페론이라는 사이토카인 반응이 중증 환자에게서만 특징적으로 강하게 나타났다.

지금까지 인터페론은 항바이러스 작용을 하는 ‘착한 사이토카인’으로 알려져 있었으나, 공동연구팀은 인터페론 반응이 코로나19 환자에서는 오히려 과도한 염증반응을 촉발하는 원인이 될 수 있다는 사실을 다양한 방법을 통해 이를 증명했다.

연구팀은 중증 코로나19 환자의 과잉 염증반응 완화를 위해 현재 스테로이드제와 같은 비특이적 항염증 약물이 사용하고 있는데 이번 연구 성과를 계기로 인터페론을 표적으로 하는 새로운 치료방법도 고려할 수 있다고 설명했다.

공동연구팀은 현재 중증 코로나19 환자의 과잉 염증반응을 완화해 환자 생존율을 높일 수 있는 약물을 시험관 내에서 효율적으로 검색하고 발굴하는 방법을 개발하는 후속연구를 진행중에 있다.

내과 전문의이자 KAIST 의과학대학원 박사과정 재학 중인 이정석 연구원은 "중증 코로나19 환자의 의료적 문제를 해결하기 위해 이번 연구를 긴박하게 시작했는데 서울아산병원과 연세대 세브란스병원·충북대병원의 적극적인 지원에 힘입어 불과 3개월 만에 마칠 수 있게 됐다ˮ고 설명했다.

KAIST 정인경 교수는 "코로나19와 같은 신규 질환의 특성을 신속하게 규명하는데 있어 최신 단일세포 전사체 빅데이터 분석법이 매우 효과적이었다ˮ고 말했다.

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

신의철 교수와 정인경 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.

삼성미래기술육성재단과 서경배과학재단의 지원을 받아 수행한 공동연구팀의 이번 연구결과는 면역학 분야 국제 학술지인 사이언스 면역학지(Science Immunology)에 게재됐다.

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