감염 막는 면역반응은 2, 3일 지나서야 활성화
KAIST 연구진, 3차원 폐포 모델 개발해 확인
폐 세포 선천 면역 충분해야 감염에 버텨내

코로나19 바이러스 모형. 미국 질병통제예방센터(CDC ) 제공

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실험실에서 키운 폐 세포에 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 바이러스를 노출시켰더니 단 6시간만에 감염이 완료됐다는 연구결과가 나왔다. 이에 비해 감염을 막기 위한 폐 세포의 면역반응이 활성화하는 데는 3일이나 걸렸다.

KAIST(한국과학기술원)는 의과학대학원 주영석 교수 연구진이 사람의 폐포 세포를 실험실에서 입체적으로 배양하는 데 성공했고, 이를 이용해 코로나19 바이러스가 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 밝혀냈다고 26일 밝혔다. 이번 연구는 영국 케임브리지대, 국립보건연구원, 기초과학연구원(IBS), 서울대병원, 지놈인사이트와 공동으로 진행됐으며, 결과를 담은 논문은 줄기세포 분야 국제학술지 ‘셀 스템 셀’ 22일자 온라인판에 실렸다.

연구진에 따르면 코로나19 바이러스는 기존 실험용 생쥐에 잘 감염되지 않는다. 또 코로나19 바이러스의 종착지인 인체의 폐 조직은 실험실에서 실제와 유사하게 만들기 어려웠다. 과학자들이 코로나19 연구나 치료제 개발 등에 더 속도를 내지 못했던 게 이 같은 한계 때문이다.

연구진은 폐암 수술 등에서 확보한 폐 조직을 이용해 폐포의 줄기세포를 실험실에서 6개월 이상 안정적으로 배양할 수 있는 새로운 조건을 찾아냈다. 기관지 끝부분에 있는 폐포는 혈액과 가스의 교환이 이뤄지는 빈 주머니 모양 조직이다. 해당 조건을 적용해 배양한 3차원 폐포에 연구진은 코로나19 바이러스를 노출시켜봤다.

그 결과 바이러스가 6시간 안에 급속하게 증식하면서 세포 감염이 완료됐다. 반면 이를 막는 데 필요한 폐포의 면역반응은 2, 3일가량이 지나서야 본격적으로 나타났다. 감염 3일째엔 이미 일부분이 고유의 기능을 잃어버린 세포도 생겼다. 폐 세포들이 선천적으로 갖고 있는 면역능력이 얼마나 충분한가에 따라 바이러스 감염에 버틸 수도 있고, 빠르게 사멸의 길로 들어설 수도 있다는 의미다.

주 교수는 “이번에 개발한 3차원 인체 폐 배양 모델 규모를 확대한다면 코로나19를 비롯한 다양한 호흡기 바이러스의 감염 연구에 유용하게 사용할 수 있을 것”이라며 “호흡기 바이러스의 표적이 되는 사람의 폐 세포를 직접 연구에 응용함으로써 효율성과 정확도를 높일 수 있다”고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단과 질병관리청, IBS, 서울대 의대, 유럽연구이사회(ERC), 서경배과학재단, 휴먼프론티어과학재단의 지원을 받아 이뤄졌다.

임소형 기자 precare@hankookilbo.com