단 하나 코로나 바이러스 입자, 6시간이면 사람 폐 '감염'

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)가 단 한 개의 바이러스 입자만으로도 사람의 폐를 감염시키는 데 충분한 것으로 드러났다. 6시간이 되기 전에 코로나19 바이러스의 증식이 폐에서 증식이 이뤄지는 것으로 확인됐다.
26일 한국과학기술원(KIST)에 따르면 주영석 의과학대학원 교수 연구팀은 인간의 폐포 세포를 실험실에서 구현하는 3D 미니 장기기술을 개발하고 인간의 폐 세포에서 신종 코로나 바이러스의 감염 기전을 최초로 규명했다.

이번 연구 결과는 줄기세포 분야 세계적인 학술지 'Cell Stem Cell' 10월 22일 온라인판에 실렸다.


앞서 코로나19 바이러스는 생쥐 모델에 감염시키기가 어렵고 특히 실험실에서 사용할 수 있는 폐 세포 모델은 존재하지 않기 때문에 직접적인 연구의 한계가 존재했다.

연구팀은 이런 문제를 해소하기 위해 지속적으로 배양이 가능한 3차원 인간 폐포 모델을 새롭게 정립했다. 실험실에서 사람의 폐 세포를 이용해 코로나19 바이러스 등 각종 호흡기 바이러스의 질병 기전을 연구할 수 있어서다. 3차원 인간 폐포 모델은 약물 스크리닝 등 치료법 개발에도 직접적으로 응용할 수 있다는 장점이 있다.

공동연구팀은 폐암 등 사람의 수술 검사재료에서 확보되는 사람 폐 조직을 장기간 안정적으로 3차원 배양할 수 있는 조건을 알아내는 데 성공했다. 3D 폐포는 코로나19 바이러스에 노출되면 6시간 내 급속한 바이러스 증식이 일어나 세포 감염이 완료됐으나 이를 막기 위한 폐 세포의 선천 면역 반응 활성화에는 약 3일 가량의 시간이 걸렸다.


이와 함께 하나의 코로나19 바이러스 입자는 하나의 세포를 감염시키는 데 충분하다는 사실을 알아냈다. 감염 3일째 공동연구팀은 세포 가운데 일부분이 고유의 기능을 급격히 상실한다는 사실도 확인했다.

주영석 교수는 "이번에 개발한 3차원 인체 폐 배양 모델 규모를 확대한다면 코로나19 바이러스를 포함한 다양한 호흡기 바이러스의 감염 연구에 유용하게 사용될 것"이라고 말했다. 이어 "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 있다"고 강조했다.

한편 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.