우리 학교 의과학대학원 박수형 교수 연구팀이 충북대학교 의과대학 최영기 교수, 지놈인사이트의 이정석 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 코로나19 바이러스 감염 후 회복까지 면역 반응의 양적·질적 변화를 규명해냈다. 

코로나19 바이러스에 감염되면
    코로나19 바이러스에 감염되면 처음 바이러스가 유입되어 감염되는 폐 조직 내에서 즉각적인 면역 세포의 활성화가 일어나는데, 이때 대식세포가 중요한 역할을 한다. 감염 후 혈류를 통해 폐로 들어온 활성화된 단핵구가 대식세포로 분화되고, 이 대식세포가 바이러스에 감염된 폐 조직 세포들을 제거하여 초기 방어로 대응하게 된다. 이때, 일부 환자에서는 과활성화된 대식세포가 과량의 염증 사이토카인을 분비하여 폐 손상을 유도하게 되어 중증 코로나로 진행된다. 그러나 폐 조직으로 유입된 단핵구가 어떤 기전으로 과잉 면역 반응을 일으키는 대식 세포로 분화되는지는 알려지지 않았다. 또한, 어떤 아형이 중증 질환의 발생을 일으키는지에 대한 연구도 부족했다. 이를 알기 위해서는 바이러스 감염 초기 폐 내에 존재하는 면역세포의 역동적인 변화와 면역학적 특징을 연속적으로 관찰해야 하지만, 코로나19 환자의 폐 면역세포를 연속적으로 얻어 연구하는 것은 불가능하다.

페럿을 이용한 연구 결과는
    본 연구에서는 페럿이 코로나19 바이러스 감염 시 사람과 유사한 증상을 보임을 이용하였고, 생쥐와 인간의 유전자 정보를 비교해 페럿의 면역반응에 관련된 유전자들을 상당 부분 어노테이션*하였다. 연구팀은 단일 세포 시퀀싱**을 이용하여 페럿의 폐 내 면역세포의 변화를 감염 전, 감염 후 2일째, 5일째에 걸쳐 정밀하게 묘사하고, 대식세포를 10가지 아형으로 분류해 폐 손상에 기여하는 정도를 분석하였다. 그 결과, 코로나 감염 직후부터 혈류에서 활성화된 단핵구가 급격하게 폐조직으로 침윤하며 대식세포로 분화하여 양적으로 증가함을 알 수 있었다. 나아가, 혈류 기원 침윤 대식세포들은 염증성 대식세포의 성질을 강하게 나타내 바이러스 제거에 기여할 뿐만 아니라, 조직 손상을 일으키는 주범이 될 수 있음을 제시하였다. 연구를 통해 코로나19가 감염된 직후 시간에 따른 변화를 파악할 수 있고, 감염 후 폐 손상이 특정 염증성 대식세포에 의한 것임을 규명하여 코로나19환자의 면역억제 치료 전략을 정교하게 만들 수 있게 되었다. 

    박 교수는 현재 면역억제제를 투약 받은 코로나19 환자의 면역 반응 변화를 추적하는 연구, 치명적인 중증 코로나 과잉 면역 반응을 제어하는 방법과 약물의 면역학적인 효과를 규명하는 연구를 진행 중이라 전했다. 또한, 우리학교 의과학대학원에서 중개면역 분야뿐만 아니라 다양한 질병에 대한 발병 기전과 제어 전략을 발굴하는 연구를 수행 중인 연구실이 많다고 덧붙였다.

어노테이션*
유전자의 위치와 구조, 기능을 파악하는 것.

단일 세포 시퀀싱**
하나의 세포로부터 DNA 또는 RNA를 추출하여 증폭하고 염기서열을 파악하여 개별 세포의 특징을 분석할 수 있는 기술. 이를 통해 다양한 세포의 모든 전사체 정보를 한 번에 읽어 들이고 통합적으로 분석할 수 있게 됨.