카이스트, 코로나 폐세포 영향 과정 규명…“치료제 개발 응용 가능”

(왼쪽부터)KAIST 주영석 교수, 케임브리지 대학 이주현 박사, 국립보건연구원 최병선 과장, IBS 고규영 혈관연구단장, 서울대학교병원 김영태 교수[사진 = 카이스트]

카이스트 연구팀이 코로나19 바이러스가 인간의 폐세포를 파괴하는 과정을 규명하는 데 성공했다.

카이스트(KAIST)는 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 인간의 폐포 세포를 실험실에서 구현하는 3D 미니 장기기술을 개발하고, 이를 활용해 코로나19 바이러스가 인간의 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 규명하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.

코로나19 바이러스는 생쥐 모델에 감염시키기가 어렵고, 실험실에서 사용할 수 있는 폐 세포 모델이 존재하지 않아 직접적인 감염 연구의 한계가 존재해왔다.

코로나19 바이러스의 최종 감염지인 인간의 폐포를 실험실에서 장기간 배양할 수 있다면, 코로나19 바이러스의 병태생리를 이해하는 데 큰 도움이 될 수 있다.

공동연구팀은 인체의 폐포 줄기세포를 실험실에서 3차원적으로 장기간(6개월 이상) 배양할 수 있는 배양 조건을 세계 최초로 확립했다.

3차원 인간 폐포 모델은 약물 스크리닝 등 치료법 개발에 직접적으로 응용할 수 있다는 장점이 있다.

이를 이용해 실험한 결과, 3D 폐포는 코로나19 바이러스에 노출되면 6시간 내 급속한 바이러스 증식이 일어나 세포 감염이 완료됐으나, 이를 막기 위한 폐 세포의 선천 면역 반응 활성화에는 약 3일 가량의 시간이 걸렸다.

또 하나의 코로나19 바이러스 입자는 하나의 세포를 감염시키는 데 충분하다는 사실을 알아냈다. 감염 3일째 공동연구팀은 세포 가운데 일부분이 고유의 기능을 급격히 상실한다는 사실도 확인했다.

공동 교신저자인 주영석 교수는 “이번에 개발한 3차원 인체 폐 배양 모델 규모를 확대한다면 코로나19 바이러스를 포함한 다양한 호흡기 바이러스의 감염 연구에 유용하게 사용될 것”이라며 “동물이나 다른 장기 유래의 세포가 아닌 호흡기 바이러스의 표적 세포인 사람의 폐 세포를 직접적으로 질병 연구에 응용함으로써 효율적이고 정확한 기전 규명은 물론 치료제 개발에도 이용할 수 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 영국 케임브리지대학 이주현 박사를 비롯해 국립보건연구원 국립감염병연구소 최병선 과장·기초과학연구원(IBS) 고규영 혈관연구단장(KAIST 의과학대학원 교수)·서울대병원 김영태 교수와 KAIST 교원창업기업인 ㈜지놈인사이트와 공동으로 진행됐다.

공동연구팀의 이번 연구 결과는 줄기세포 분야 세계적인 학술지 ‘Cell Stem Cell’ 10월 22일자 온라인판에 실렸다.