강한 면역반응이 감염초기에 집중해 나타나면 경증
후기의 강한 면역 반응은 역효과, 위중증 부를 수도
예일대 의대 연구진, 저널 ‘네이처 생명공학’에 논문
신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 걸린 사람 가운데 중증이나 위중증으로 진행되는 경우는 10% 내지 20%이고 나머지는 가벼운 증상을 보이다 회복한다.
똑같은 바이러스에 감염됐는데 왜 이런 차이가 생기는 걸까?
예일대 과학자들이 인간과 비슷한 면역반응을 보이게 유전자를 조작한 생쥐 실험에서 그 원인을 밝혀냈다.
반대로 감염 후반에 강한 면역 반응이 나타나면 생명을 위협하는 위중증으로 진행할 가능성이 크다.
예일대 의대의 리처드 플라벨 면역학 교수팀이 수행한 이 연구 결과는 지난 17일(현지시간) 저널 ‘네이처 바이오테크놀러지(Nature Biotechnology)’에 논문으로 실렸다.
표준적인 동물 실험에선 코로나19 경증이 중증으로 악화하는 티핑 포인트(tipping pointㆍ한계점)를 찾기가 어렵다.
신종 코로나바이러스에 대한 동물의 면역 반응이 인간과 다르기 때문이다.
플라벨 교수팀이 유전자 조작 생쥐를 실험 모델로 쓴 이유가 여기에 있다.
논문의 수석저자인 플라벨 교수는 “평범한 실험실 생쥐를 신종 코로나바이러스에 노출하면 감염은 되지만 심각한 증상은 나타나지 않는다”면서 “하지만 신종 코로나에 감염된 유전자 조작 생쥐는 감염증을 일으켰고, 면역계 전체에 강한 반응이 나타나면서 병세가 호전되지 않았다”고 말했다.
연구팀은 중증 코로나19 환자에게서 분리한 신종 코로나바이러스를 코를 통해 생쥐에 감염시킨 뒤 경과를 추적했다.
감염된 생쥐들에겐 폐 손상, 체중 감소, 강하고 지속적인 염증 반응 등 중증 환자와 동일한 증상이 나타났다.
신종 코로나바이러스를 표적으로 식별하는 단일 클론 항체(monoclonal antibodies)도 감염 직후 투여했을 때만 효과가 있고, 감염 후반엔 증상을 개선하지 못했다.
스테로이드계 염증 억제제인 덱사메타손(dexamethasone)은 감염 초기에 투여할 경우 치명적인 결과를 가져왔다.
바이러스 퇴치에 꼭 필요한 초기 면역 반응을 덱사메타손이 억제하기 때문이다.
하지만 감염 후반에 덱사메타손을 투여하면 이미 기관을 손상하기 시작한 염증 반응을 억제하는 데 도움을 줬다.
논문의 제1 저자인 에센 세피크 박사후연구원은 “감염 초기의 강한 면역 반응은 코로나19 환자의 생존에 필수적이다”면서 “하지만 감염 후반의 강한 면역 반응은 오히려 환자에게 치명적일 수 있다”고 지적했다.
이번 실험 결과는 코로나19 후유증, 이른바 ‘장기 코로나19(long COVID)’가 심해지는 원인과 치료법을 찾아내는 데도 유력한 실마리가 될 수 있다고 과학자들은 말한다.
한편 코로나19 환자의 위중도 차이와 면역 반응 사이의 연관성에 주목한 연구 결과는 이전에도 나왔다.
지난 4월 20일(현지시간) 저널 ‘네이처 메디신’에 발표된 영국 연구진의 논문이 대표적이다.
웰컴 트러스트 싱어 연구소와 케임브리지대, 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 등의 과학자들로 구성된 이 연구팀은 신종 코로나의 침입 길목에 위치한 비강 등의 ‘점액 통로'(mucus passages) 면역 반응에 주목했다.
‘무증상’부터 ‘위중’까지 중증도가 서로 다른 코로나19 환자 130명의 혈액 샘플에서 약 80만 개의 면역세포를 분리한 뒤 단일세포 염기서열, 세포 표면 단백질, 항원 수용체 등을 분석했다.
그 결과 무증상 감염자의 경우 점액 통로에 항체를 생성하는 B세포 수치가 상대적으로 높았다.
증상이 가볍거나 중간 정도인 코로나19 환자는 이런 B세포와 함께 면역 기억에 관여하는 ‘헬퍼 T세포’의 수치도 높았다.
그러나 코로나19 위증 환자는, 코안 점막 등에 항체를 만드는 B세포가 결여돼 있을 뿐 아니라 헬퍼 T세포 수치도 낮았다.
