美 연구진, 코로나19 생사 좌우 단백질 식별에 성공

미국 매사추세츠 제너럴 병원(MGH) 연구진이 심각한 코로나19 증상을 일으키는 단백질을 식별하는데 성공했다고 4일(현지시간) 하버드대 공식뉴스 사이트인 하버드 가제트가 보도했다.

의학전문지 ‘셀 리포츠 메디슨’을 통해 공개된 연구에서 MGH 전염병 전문가인 마르샤 골드버그 박사는 코로나19 확진자 중 사망하는 사람이 있는가하면 앓다가도 생존하는 것에 주목하고 무엇이 목숨까지 빼앗는지를 추적하는데 관심을 가진 것이 이번 연구의 배경이라고 설명했다. MGH는 하버드대와 제휴하고 있는 병원이다.

지난해 3월 MGH 응급실에 코로나19 증상을 보이는 환자들이 후송돼 오기 시작하자 골드버그 박사와 응급실 소속 전문의이자 이번 연구를 주도한 마이클 필빈 박사, 그리고 이 병원의 전염병 전문가인 니르 하코헨 박사는 코로나19를 일으키는 병원체인 SARS-Cov-2가 인체내 어떠한 면역 반응을 보이는가를 파악하는 연구를 시작했다.

필빈과 골드버그 박사는 하코헨 박사와 세균패혈증에 대한 면역 반응을 연구하는 방법을 개발하기위해 과거에 같이 공동 연구를 실시한바 있다.

새로운 연구를 위해 연구진은 유전자의 기능, 단백질의 기능 이상 및 구조변형 유무 등을 규명하고 질병 과정을 추적하는 분석기술인 프로테오믹스(단백질체학)를 적용하기 시작했다.

코로나19 증상으로 의심되는 호흡기 환자들의 혈액을 분석하기로 하고 양성 반응을 보인 환자 306명과 코로나 음성 반응이지만 유사한 증상 환자 78명의 혈액을 5주에 걸쳐 채취했다.

연구진은 프로테오믹스로 분석된 방대한 데이터의 해석을 매사추세츠공대(MIT) 브로드 연구소와 하버드에서 박사학위를 받은 아르나브 메타 연구원에게 맡겼다.

메타 연구원은 하코헨의 연구실에서 같이 근무하면서 고통이 심할 수 있는 생체조직검사 대신 혈액을 프로테오믹스 방식으로 분석하는 것에 오랫동안 관심을 가져왔다. 두 사람은 혈액 속의 정상활동을 하는 단백질을 분석하는 것만으로도 체내 무슨 변화가 있는지를 파악할 수 있을 것으로 기대를 해왔다.

본격 연구에서 코로나19 환자들의 다수는 증상의 정도와 상관없이 균일한 정상 단백질을 갖고 있는 것으로 나타났다. 또 예상했던대로 면역 반응을 통해 바이러스를 공격하는 단백질을 생산하는 것이 확인됐다.

그렇지만 염증 반응이 없는 일부 소수의 환자들도 있었으며 이들은 주로 만성질환을 앓고 있고 면역력이 약한 고령자로 나타났다.

다음 연구 단계에서는 코로나19 증상이 약한 환자와 입원 후 28일 이내 사망했거나 산소호흡기가 필요할 정도로 증상이 심한 환자들의 정상 단백질을 비교, 분석했다.

이러한 비교를 통해 연구진은 증상이 심한 것과 연계된 단백질 250개 이상을 새로 찾아냈다. 메타는 환자로부터 입원과 동시에, 그리고 각각 3일과 7일 뒤까지 총 3회에 걸쳐 혈액을 채취했으며 이를 통해 바이러스의 이동경로를 파악한 것이 수확이라고 말했다.

특히 혈액 분석을 통해 코로나19 사망자들은 체내에서 인터루킨-6(IL-6)이라는 염증성단백질이 계속해서 증가한 반면 생존자들은 이 단백질이 증가하다가 감소한다는 사실을 발견했다.

지난해 코로나19 확산 초기에 일부에서 급성호흡곤란 환자들에게 인터루킨-6을 억제시키는 치료제가 사용됐으나 결과는 좋지 않았다.

그렇지만 알레르기 및 염증치료제인 스테로이드 덱사메타손과 혼용될 경우는 효과가 보인다는 연구가 최근 나오고 있다고 하버드가제트는 보도했다.

하코헨 박사는 코로나19 증상이 심한 것과 연관이 있는 것으로 확인된 단백질들을 추가로 연구하는 것이 앞으로 코로나19 증상을 이해하는데 중요할 것으로 예상했다. 그는 코로나19 바이러스가 폐와 심장, 기타 중요 기관에 어떠한 피해를 주는지 파악하는 것은 필수적이며 이것을 위해서는 프로테오믹스를 이용한 혈액 분석이 비교적 쉬운 방법이라고 설명했다.
그러면서 혈관 속에서 움직이는 수천개의 단백질 중 어느 것이 증상을 일으키는지 해답이 있을 것으로 기대감을 나타냈다.

골드버그 박사도 이번 연구에서 사용된 프로테오믹스를 통해 어느 단백질이 심각한 코로나 19 증상이나 사망까지 유발하는지 앞으로 파악하는데 큰 도움이 될 것으로 낙관했다.

그는 특히 환자들로부터 얻은 혈액이 코로나19 바이러스에 대항하는 항체의 상태를 파악하는 연구에도 현재 사용되고 있다며 이들이 연구에 협조해준 것에 감사의 뜻을 나타냈다.

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