메디칼타임즈=이창진 기자국내 의료진이 코로나 감염을 억제하고 폐렴 증상을 완화시키는 치료제 개발 기전을 규명했다.김현직 교수. 서울대병원 이비인후과 김현직 교수팀은 18일 항바이러스물질 인터페론 람다(IFN-λ) 비강으로 흡입했을 때 코로나 감염 억제 및 폐렴 증상 개선효과를 담은 동물모델 연구결과를 발표했다.코로나 바이러스는 증상이 발현하기 전부터 감염자의 상기도에서 빠르게 증식한다. 바이러스가 사라진 후에도 호흡기에서 유발된 과면역반응으로 인해 일부 감염자에게는 지속적인 폐렴 소견이 남게 된다.실제로 서울대병원 이비인후과의 분석에 따르면 2021년 코로나로 입원했다가 PCR 음성을 확인받고 퇴원한 환자의 70% 이상은 X-ray에서 폐렴 및 섬유화 관련 소견이 있었다.이와 같은 특징으로 인해 감염 후 바이러스성 폐렴 증상을 완화하는 코로나 치료제에 대한 관심이 증대되고 있다.또한 스테로이드나 단일클론항체 치료제 등 환자의 면역반응에 따라 사용이 제한되는 기존 치료제들의 한계를 보완할 필요성이 대두됐다.연구팀은 바이러스 확산을 제어하고 폐렴 증상을 개선할 수 있는 코로나 치료제를 개발하기 위해 '인터페론 람다'를 활용해 호흡기 점막의 면역력을 증진시키는 흡입형 치료제 연구를 진행했다.인터페론 람다는 바이러스 침투 시 체내에서 분비되는 항바이러스 물질이다. 감염 초기 단계의 면역반응에 결정적으로 관여하는 것으로 알려졌다.연구팀은 코로나 감염 동물 모델을 아무런 처치도 하지 않은 ▲대조군과 감염 직후 비강 및 상기도 점막에 흡입 치료제(인터페론 람다)를 투약한 ▲치료군으로 분류한 뒤, 두 집단의 폐 조직을 분석했다.투약 3일후, 치료군의 바이러스 수치는 대조군에 비해 현저히 낮아졌다. 염증 수준을 의미하는 IL-1β, TNF-α 유전자 발현량도 치료군이 대조군보다 낮았다.인터페론 람다를 비강으로 흡입하면 코로나가 폐까지 침투하는 것을 억제하고, 바이러스성 염증도 제거하는 효과를 보였다.인터페론 람다의 비강 흡입이 가져오는 폐렴 개선 효과를 정밀하게 확인하기 위해 폐내 유전자 발현 분석도 이뤄졌다.인터페론 람다를 비강 흡입한 코로나 감염 동물 모델은 대조군에 비해 폐 조직의 염증이 덜했다.그 결과, 대조군에 비해 염증 수준이 낮았던 치료군의 폐 조직에서 ▲손상 회복 ▲지질대사 ▲세포·조직재건과 관련된 유전자 발현이 우세한 것으로 확인됐다. 치료군에서 손상 회복 유전자(Fabp4)는 약 13배, 조직 재건 관련 유전자(Spp1, Saa3)은 90배 이상 더 많이 발현됐다.연구팀은 인터페론 람다는 선천 면역반응을 유도해 바이러스성 급성 폐 감염을 완화시키며, 이는 인터페론 람다가 코로나 치료제의 좋은 후보 물질이 될 수 있다는 사실을 뒷받침한다고 설명했다.인터페론 람다의 비강 흡입이 호흡기 바이러스 감염을 제어하는 기전에 대한 추가 연구도 실시됐다.선천적으로 분비되는 인터페론 람다를 비강으로 직접 주입할 경우, 바이러스를 사멸시키고 인터페론을 유도하는 유전자 발현이 폐에서 증가하는 것으로 확인됐다.인터페론 람다를 비강 흡입하면 인터페론을 유도하는 유전자를 감염 초기부터 활성화해 호흡기 감염을 효과적으로 제어할 수 있다고 전했다.김현직 교수는 "상기도 점막의 면역력을 높이는 치료제를 개발하는 과정에서 호흡기 바이러스 제어 및 폐 감염 개선 물질로서 인터페론 람다의 가능성을 증명할 수 있었다"며 "현재 치료제를 실제로 개발하기 위한 후속 연구를 KAIST와 공동으로 진행 중에 있다"고 말했다.이번 연구 결과는 국제면역학술지 'Frontiers in Immunology'에 게재될 예정이다.

메디칼타임즈=이지현 기자 소화기능과 장 면역력이 도움을 주는 유산균 이외 호흡기 점막에도 인체 면역기능에 도움을 주는 착한 세균을 국내 연구진이 밝혀냈다. 이는 호흡기 바이러스 특히 인플루엔자 바이러스 폐감염 저항성을 높일 수 있는 점막 백신 기술 개발에 단초를 제공할 전망이다. 서울대병원 김현직 교수(이비인후과) 서울대병원 이비인후과 김현직 교수팀(연세의대 윤상선·최재영)은 2016-2017년 건강한 성인 37명의 콧속에 분포하는 공생미생물을 조사하고 그 역할을 밝혔다고 12일 밝혔다. 코와 폐 점막에는 박테리아, 바이러스 등 병원균들과 직접 접촉하는데 연구팀은 약 3000마리 이상의 공생미생물이 코 점막에 존재한다는 것을 찾아냈다. 이를 분석한 결과, 정상인 코 점막에는 존재하는 공생미생물 중 가장 많은 것은 표피포도상구균이고 평균 36% 분포한다고 전했다. 연구팀은 정상인의 코점막에서 채취한 표피포도상구균을 배양해 생쥐 코 점막에 이식한 후 인플루엔자 바이러스에 감염시켰다. 그 결과 90% 이상 바이러스가 줄어 인플루엔자 감염 저항성이 높아졌다. 표피포도상구균이 이식되지 않은 마우스는 치명적인 폐감염이 유발됐다. 표피포도상구균이 이식된 쥐는 병원체에 감염될 때 분비되는 항바이러스 물질인 인터페론 람다 생산이 촉진됐다. 인터페론 람다는 바이러스를 직접 사멸시킬 수 있는 인터페론 유도성 유전자 발현을 증가시켜 바이러스가 증식하지 못하도록 한다. 연구팀은 "이번 연구는 향후 호흡기 점막 공생미생물의 존재 이유를 밝히는 과학적인 근거에 초석을 다지는 연구로 기대된다"고 전망했다. 살아있는 좋은 균, 즉 유산균과 같은 프로바이오틱스를 섭취하는 것은 장 건강에 도움이 되듯 호흡기에 공생미생물을 전달하면 면역력을 향상시켜 호흡기 바이러스 감염을 치료할 수 있을 것이라는 게 이들의 설명이다. 특히 표피포도상구균은 실험실 배양이 매우 쉬운 미생물로 가까운 시일 내에 인체 적용이 가능한 기술로 발전할 수 있을 것으로 기대된다고 연구팀은 전했다. 이에 대해 김현직 교수는 "소화기 뿐 아니라 호흡기에서도 공생미생물이 중요한 역할을 담당한다는 것을 처음으로 밝혀낸 것"이라고 의미를 부여하며 "인체 면역시스템-공생미생물-바이러스 간의 삼중 상호작용 시스템을 이해한 점에서 학문적 의미가 크다"고 말했다. 한편, 이번 연구는 공생미생물 분야 최고 권위 국제 의학학술지인 '마이크로바이옴(Microbiome)'최근호에 게재됐다.

메디칼타임즈=이지현 기자 인플루엔자 바이러스, 신종플루, 메르스(중동호흡기증후군) 등 호흡기 바이러스가 우리 몸을 침투할 때, 항바이러스 면역반응이 어떻게 진행되는지 국내 연구팀에 의해 새롭게 밝혀졌다. 특히 피로 물질로 알려진 '활성 산소'가 면역반응의 핵심 물질인 '인터페론'의 분비를 증가시키는 것으로 밝혀져, 호흡기 바이러스 감염 치료와 예방에 새로운 전기가 마련될 것으로 기대된다. 서울의대 이비인후과학교실 김현직 교수팀은 호흡기 바이러스가 우리 몸을 침투할 때 호흡기 점막에서 활성 산소가 증가하는데 이것이 인터페론의 분비를 증가시켜 면역력을 높이고 바이러스 감염을 억제할 수 있음을 밝혔다. 연구팀에 따르면 건강한 사람에서 채취한 호흡기 점막 세포를 배양한 후, 인플루엔자 A 바이러스를 감염시켰다. 그 후 실험군 세포에는 항산화제로 활성 산소의 생성을 억제하고, 대조군 세포에서는 그대로 뒀다. 연구팀은 두 군에서 인터페론의 분비량과 인터페론 유도성 유전자(Mx1, 2,5-OAS1, IFIT1, CXCL10)의 발현 정도를 분석했다. 그 결과, 실험군은 대조군에 비해 호흡기 점막 인터페론 중 인터페론 람다의 분비가 현저히 감소했고, 바이러스의 사멸에 관여하는 인터페론 유도성 유전자의 발현이 절반 이하로 감소했다. 이로 인해 실험군에서 인플루엔자 바이러스 감염이 더 심해지는 것이 관찰됐다. 즉, 호흡기 점막 세포에 활성 산소를 억제했더니, 선천성 면역체계의 핵심 물질인 인터페론의 분비가 줄어들면서 호흡기 바이러스 감염이 악화되는 것으로 생각된다. 특히 ‘Duox2’ 라는 물질이 호흡기 점막에서 활성 산소 생성에 주도적인 역할을 하고, 호흡기 점막에 침투한 바이러스를 효과적으로 감지하고 인터페론 람다의 분비를 유도하는 것으로 밝혀졌다. 우리 몸의 면역체계는 선천성 면역과 후천성 면역으로 나뉜다. 선천성 면역체계는 바이러스를 포함한 외부 병원균들과 직접 접촉하는 비강을 포함해 호흡기, 소화기, 생식기 등의 점막에서 작동한다. 그 중 호흡기 점막에 바이러스가 침입하면 그것을 인식하고 저항하기 위한 면역체계가 활성화되는데 이러한 점막의 선천성 면역체계를 조절하는 핵심물질이 인터페론이다. 특히 호흡기 점막에서는 인터페론 람다가 항바이러스 면역기전의 필수적인 역할을 하는 것으로 판단된다. 김현직 교수는 "아직은 후속 연구가 필요하지만, 이번 연구가 항바이러스 약제 및 점막 면역 백신 개발에 도움이 되어 호흡기 바이러스 감염에 취약한 환자들에게 도움이 되기를 희망 한다"고 말했다. 김현직 교수는 이전 연구를 통해 인터페론 람다를 이용하면 호흡기 점막에서 선천성 면역체계가 활성화되어 후천성 면역체계의 도움 없이 호흡기 바이러스에 직접적인 타격을 가해 바이러스를 사멸할 수 있음을 밝혔다. 활성 산소는 인체에 스트레스를 일으키는 물질로 다양한 염증반응 및 세포 노화를 유발하여 만성 질환의 원인이 될 수 있다. 하지만 최근에는 바이러스의 사멸 및 선천성 면역반응과 관계있는 것으로 밝혀지고 있어 그 기능에 대한 논의가 지속되고 있다. 한편, 이번 연구는 미국 호흡기 학회 연구지인 American Journal of Respiratory Cell and Molecular biology 5월호 인터넷 판과 바이러스 관련 연구지인 Antiviral Research 7월호에 게재됐다.