최근 바이러스를 직접 잡아먹는 면역세포가 오히려 코로나19 바이러스에 감염되면 중증의 원인이 되며, 바이러스에 붙은 항체의 일부가 오히려 이러한 감염을 돕는다는 사실이 밝혀졌다. 게티이미지뱅크 제공
미국 과학자들이 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 바이러스와 직접 싸우는 면역세포인 단핵구와 대식세포가 바이러스에 감염되면 과도한 염증 반응을 일으키고 바이러스 증식을 돕는 구체적인 과정을 알아냈다. 기존에도 이들 세포가 중증 코로나19 원인으로 꼽혔는데, 이번에 구체적인 경로가 밝혀졌다.
미국 하버드대 의대와 매사추세츠종합병원 환자치료연구소, 영국 케임브리지대와 유니버시티칼리지런던 등 공동 연구팀은 중증 코로나19 환자의 혈액샘플을 관찰한 결과 이들이 가진 단핵구 중 6%가 코로나19에 감염돼 세포사멸 중인 것을 발견했다.
단핵구는 혈액 내 돌아다니면서 바이러스나 세균 등 병원체를 만나면 주위를 둘러싸 흡수한다. 병원체가 건강한 세포를 감염시키기 전에 먹어치우는 것이다. 단핵구 중 일부는 장기로 들어가 그 조직에 특수하게 적응돼 병원체를 잡아먹는 대식세포로 바뀐다. 단핵구나 대식세포가 잡아먹은 병원체는 세포 내 물질로 보자기(엔도솜)처럼 둘러싸이면서 분해된다.
연구팀은 세포사멸 중인 세포는 순식간에 분해되는데 중증 코로나19 환자의 혈액에서는 6%나 발견된다는 사실에 의문을 가졌다. 또한 단핵구나 대식세포의 표면에는 코로나19 바이러스가 붙을 수 있는 수용체(ACE2)가 거의 없음에도 코로나19에 감염돼 있다는 점도 의문이었다.
연구결과 바이러스를 붙잡아 없애는 항체가 오히려 단핵구와 대식세포가 바이러스에 감염되도록 돕는다는 사실이 밝혀졌다. 중증 코로나19 환자는 단핵구에 이런 항체와 결합하는 수용체(CD16)가 더 많이 나 있다는 사실도 알아냈다. 그만큼 다른 사람보다 단핵구가 코로나19 바이러스에 감염될 가능성이 있고 중증화 위험이 크다는 얘기다.
연구팀은 엔도솜으로 잡힌 코로나19 바이러스가 다른 바이러스와 달리 엔도솜에서 빠져나와 증식할 수 있다는 사실도 알아냈다. 감염세포 내에서 바이러스가 증식하기 시작하면 면역계가 염증을 일으켜 다른 면역세포들에게도 이를 알린다. 다른 면역세포들이 이 부위로 몰려들게 해 면역력을 높이기 위해서다. 그런데 코로나19에 감염된 세포가 단핵구나 대식세포일 경우 이 경보 시스템이 과도하게 활성화됐다. 이로 인해 과도한 염증반응이 일어나 중증으로 번질 위험이 커졌다.
주디스 리버만 보스턴어린이병원 소아과 교수는 "코로나19 바이러스가 단핵구를 감염시켜 그 안에서 증식을 시작하면 염증 시스템이 과하게 활성화한다"며 "작게 시작한 불이 여기저기 번지고 폭발하면서 큰 불이 되는 것처럼 이런 과도한 염증반응은 멈추기가 힘들다"고 설명했다.
연구팀은 중증 코로나19 환자와 다른 원인의 폐렴 환자의 혈액 샘플을 비교해 이런 현상이 코로나19 환자에게서 더 자주 발생한다는 사실도 알아냈다. 리버만 교수는 "중증 코로나19 환자의 혈액에는 세포사멸 중인 단핵구와, 이로 인한 염증이 더 많이 나타났다"며 "비만이나 당뇨병 환자가 특히 코로나19에 취약한 이유도 이미 염증 수치가 다른 사람들보다 높기 때문일 것"이라고 설명했다.
연구팀은 단핵구가 코로나19에 감염되도록 돕는 항체가 다른 종류의 코로나바이러스 감염시에는 발견되지 않는다고 추정했다. 코로나19 감염 시 이에 대한 반응으로 만들어진 것이라는 분석이다. 또한 코로나19 백신 접종으로 만들어진 항체는 단핵구 감염이나 염증반응과 전혀 관련이 없다는 사실도 실험으로 밝혀냈다.
연구팀은 이들 항체를 표적으로 하는 약물을 만들면 코로나19 감염시 중증으로 번지는 일을 막을 수 있을 것으로 기대했다. 이를 위해 어떤 유형의 항체가 단핵구의 바이러스 감염을 돕는지에 대한 추가 연구를 진행할 계획이다. 이 연구 결과는 국제학술지 '네이처' 6일자에 발표됐다.
이달 1일에는 미국 예일대 연구팀이 코로나19에 감염된 쥐의 폐를 관찰해 폐 대식세포가 코로나19에 감염되면서 과도한 염증반응이 일어났으며, 이것을 도운 장본인이 특정 항체라는 연구 결과를 사전논문 사이트인 '바이오아카이브'에 공개했다. 기존 연구결과들은 중증 코로나19 원인이 단핵구, 대식세포 감염으로 인한 과도한 염증반응이라는 것까지 알아냈는데, 두 연구팀은 이들 세포가 어떻게 코로나19 바이러스에 감염되는지 구체적인 경로를 밝혀낸 셈이다.
