성균관대, 코로나19 등 호흡기감염의 중증질환 메커니즘 규명 … 조기 진단·예방 가능해지나

성균관대학교는 화학과 이원화 교수 연구팀이 한국과학기술연구원, 한양대학교, 영남대학교 병원, 서울시립대학교와 공동연구를 통해 호흡기 중증감염을 악화하는 TOX 단백질의 기전을 규명했다고 4일 밝혔다.

TOX는 T세포 고갈을 몰아붙이며 선천 림프세포 발달의 역할을 하는 것으로 알려졌다.

연구팀은 코로나바이러스 감염 이후 중증 질환으로 진행될 때, TOX–RAGE 신호전달 기전이 심각한 혈관 염증과 호흡기 손상을 일으키는 것을 동물모델과 3D 혈관 바이오칩을 이용해 밝혔다. 이는 TOX 단백질의 새로운 역할을 규명한 것이다. TOX 단백질은 만성 면역 반응 동안 T세포 소진에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌지만, 세포 밖으로의 방출과 리간드로서 기능은 지금까지 보고된 바 없었다.

연구팀은 사스 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2) 감염으로 방출된 TOX가 세포 표면의 수용체(RAGE)와 결합해 중증 혈관 염증 반응을 일으키고, 광범위한 폐 손상과 호흡 기능 저하를 일으키는 폐섬유화증과 급성호흡부전 증후군(ARDS)을 유도하는 것을 확인했다.

아울러 연구팀은 혈중 TOX 단백질의 농도가 중증 코로나19 환자의 호흡기 손상 정도와 통계적으로 연관성이 있다고 밝혔다. 이에 감염 잠복기 후 급격하게 중증으로 진행되는 고위험군의 예후 모니터링을 위한 바이오마커(몸속 세포·혈관·단백질 등으로 체내 변화를 알아내는 지표)로서의 가능성을 제시했다. 연구팀은 후속연구를 통해 중증 감염 질환의 골든타임을 확인할 수 있는 조기 진단 기술로 개발할 계획이다.

또한 중증 코로나19의 유망한 치료 타깃으로서 가능성을 검증했다. 중화 항체를 사용하거나 RAGE를 유전적으로 제거한 실험 쥐에서 TOX가 매개하는 염증 반응과 호흡기 손상이 크게 개선됐다. 연구팀은 TOX-RAGE 신호전달 억제를 통한 중증 코로나19와 포스트 팬데믹 고위험군 환자의 중증 악화 예방·치료 전략을 제시했다.

이원화 교수는 "고위험군인 고령층과 기저질환 환자들이 바이러스 감염에 의한 중증질환으로 진행되는 면역 저하와 호흡기 손상을 일으키는 새로운 기전을 규명한 것"이라며 "호흡기 중증 감염을 예방·치료하기 위한 새로운 전략이 될 수 있다"고 설명했다.