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울산과학기술원(UNIST)은 엠폭스(원숭이두창) 감염 시 중증 염증 반응을 일으키는 핵심 단백질을 찾아냈다고 25일 밝혔다.

이상준 UNIST 생명과학과 교수 연구팀은 김유진 국립보건연구원 과장, 김대식 성균관대 의과대학 교수팀과의 공동 연구를 통해 AIM2 단백질이 엠폭스 중증화를 유발하는 주범임을 확인했다.

엠폭스의 치명률은 3% 정도지만, 체내 염증 반응이 과도해지면 상황이 달라진다. 건강한 청년도 독감이나 코로나바이러스 감염으로 사망하는 경우가 있는데, 이는 '사이토카인 폭풍'으로 불리는 염증 폭주 때문이다. 면역계의 정상 반응인 염증이 지나치게 강해지면 정상 조직을 파괴해 병을 악화시킨다.

연구팀이 규명한 AIM2의 작동 방식은 다음과 같다. 이 단백질은 침입한 엠폭스 바이러스 DNA를 감지하는 센서로 기능한다. 활성화된 AIM2는 염증 소체를 만들고, 염증 소체는 카스파제-1 효소를 작동시켜 세포를 파괴하며 IL-1β, IL-18 같은 염증 신호 물질을 대량 분비한다.

AIM2의 영향은 바이러스 감염 세포를 넘어선다. 감염되지 않은 주변 세포까지 손상시켜 조직 전체의 염증 악화와 중증화를 초래한다. 실험 결과 감염 세포에서는 파이롭토시스, 주변 세포에서는 아폽토시스와 네크롭토시스라는 세포 사멸이 각각 관찰됐다.

연구팀은 AIM2 억제제의 치료 효과도 검증했다. 쥐 실험에서 억제제를 투여한 결과, 폐 조직의 염증과 세포 사멸이 완화됐고 생존율도 미투여 집단보다 높아졌다.

이번 연구에서 IRF1이 AIM2 생성량을 조절하는 전사인자라는 사실도 새롭게 드러났다. IRF1은 AIM2 합성 관련 DNA 부위에 결합해 AIM2 단백질 합성을 시작시킨다. 오주은 제1저자 연구원은 "엠폭스 바이러스 감염에서 AIM2가 염증 반응을 일으키는 메커니즘을 실험으로 규명한 첫 연구"라고 말했다.

이상준 교수는 "AIM2가 신종 감염병의 중증 염증 반응을 완화할 새로운 치료 표적이 될 수 있음을 보여줬다"면서도 "AIM2는 침입을 감지해 면역계에 경보를 울리는 역할도 하므로, 과도한 억제는 바이러스 제거 능력을 떨어뜨릴 수 있어 이를 고려한 치료 접근이 필요하다"고 덧붙였다.

연구 결과는 세계적 면역학 학술지 '세포와 분자 면역학(Cellular & Molecular I㎜unology)'에 11월 12일 게재됐다.

연구는 국가신약개발재단(KDDF), 한국연구재단(NRF), 한국보건산업진흥원(KHIDI), 기초과학연구원(IBS), 동그라미재단, UNIST 연구기금, 한국인삼학회, 유한양행, 질병관리청 국립보건연구원, 여성과학 기술인육성재단(WISET)의 지원을 받았다.