“침투 6시간 만에 감염 끝”, 코로나19 ‘치명성’ 3D 폐포로 봤다

코로나19 바이러스가 사람의 폐 세포를 감염시키는 데 6시간이면 충분하다는 연구 결과가 나왔습니다.

한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 주영석 교수 연구팀은 사람 폐에서 뗀 조직을 3차원 폐포로 배양하는 기술을 개발해 코로나19 바이러스가 인간 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 규명하는 데 성공했다고 밝혔습니다. 실제 인체에서 나온 폐 조직을 3차원 모양의 살아 있는 폐포로 배양해 폐 세포의 코로나19 바이러스의 감염 과정을 밝혀낸 것은 세계 최초입니다.

통상 실험실에서 많이 쓰이는 생쥐의 경우 코로나19 바이러스에 잘 감염되지 않습니다. 이 때문에 코로나19 바이러스를 규명하는 데 족제비(페럿) 등이 실험용 동물로 쓰였지만, 인체와의 차이점 때문에 실험 결과를 곧바로 사람에게 적용하기에는 한계가 있었습니다.

폐암 수술 등으로 인체에서 뗀 뒤 기증받은 정상 폐 조직도 지금까지 실험실에선 2차원 모델로만 구현이 가능했는데, 장기간 배양이 불가능해 감염병 연구에 어려움이 존재했습니다.

연구팀은 이번에 개발한 인체 폐포와 같은 3차원 모양으로 배양한 폐포에 코로나19 바이러스를 노출한 결과 6시간 만에 급속한 바이러스의 증식이 일어나 페 세포의 감염이 완성되는 걸 확인했습니다.

인체 내에서 바이러스에 대응하는 면역 반응은 감염 이틀이 지나서야 나타났습니다. 감염 3일째부턴 폐 세포가 파괴돼 고유 기능을 급격히 상실하는 것으로 나타났습니다.

연구팀은 "혈액 등 다른 변수가 있는 실제 사람의 몸에서는 시간 차이가 있을 수 있지만, 코로나19 바이러스가 상당히 빠른 증식 속도를 갖고 있다는 걸 확인한 것"이라고 설명했습니다.

또한, 연구팀은 바이러스 여러 개가 아니라 한 개의 코로나19 바이러스만으로도 하나의 폐 세포를 감염시키는 데 충분하다는 사실을 3차원 폐포 배양 기술로 밝혀냈습니다. 소량의 코로나19 바이러스에 노출되는 것만으로도 광범위하게 세포가 감염될 수 있다는 의미입니다.

연구팀은 이번에 개발한 3차원 인체 폐포를 활용하면 바이러스 등 호흡기 질환의 기전 확인은 물론이고, 치료제 개발 등에서도 응용할 수 있다고 밝혔습니다.

주영석 교수는 "코로나19 바이러스 이후에 다른 신종 감염병이 발생하더라도 3차원 폐포에 바이러스를 노출하면 곧바로 감염 기전을 정확히 밝혀낼 수 있게 된 것"이라고 설명했습니다.

이번 연구는 영국 케임브리지대학 이주현 박사와 국립보건연구원 국립감염병연구소 최병선 과장, 기초과학연구원(IBS) 고규영 혈관연구단장(KAIST 의과학대학원 교수), 서울대병원 김영태 교수, KAIST 교원창업기업 지놈인사이트가 공동으로 진행했습니다.

연구 결과는 국제 학술지 '셀 스템 셀'(Cell Stem Cell) 지난 22일 자 온라인판에도 실렸습니다.