국내 연구진이 인간의 폐포 세포를 실험실에서 3차원(3D)으로 구현해 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2)가 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 규명하는데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST, 카이스트)는 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 인간 폐포 세포를 실험실에서 구현하는 3D 미니 장기기술을 개발하고 이를 활용해 코로나19 바이러스가 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 규명했다고 26일 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.

코로나19 바이러스는 생쥐 모델에 감염시키기 어렵고 실험실에서 사용할 수 있는 폐 세포 모델이 존재하지 않아 직접적인 감염 연구에 한계가 있었다.

공동연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 지속적으로 배양이 가능한 3D 인간 폐포 모델을 정립했다. 폐암 등 수술 검사재료에서 확보되는 폐 조직을 장기간 안정적으로 3D 배양할 수 있는 조건을 알아냈다.

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 3일 가량 걸렸다.

코로나19 바이러스 입자 하나는 세포 하나를 감염시키는데 충분하다는 사실도 알아냈다. 공동연구팀은 감염 3일째 세포 가운데 일부분이 고유 기능을 급격히 상실한다는 사실도 밝혀냈다.

공동연구팀의 이번 연구 결과(Three-dimensional human alveolar stem cell culture models reveal infection response to SARS-CoV-2)는 줄기세포 분야 세계적인 학술지 ‘Cell Stem Cell’ 22일자 온라인판에 게재됐다.

공동 교신저자인 주 교수는 "이번에 개발한 3D 인체 폐 배양 모델 규모를 확대한다면 코로나19 바이러스를 포함한 다양한 호흡기 바이러스의 감염 연구에 유용하게 사용될 것ˮ이라며 "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 있다ˮ고 말했다.