【 청년일보 】 국내 연구진이 신·변종 바이러스와 미래 감염병 대유행(팬데믹)에 선제적으로 대응할 수 있는 세계 최대 규모의 실험모형을 구축했다. 바이러스 감염 특성과 면역 반응을 분석할 수 있는 새로운 연구 체계(플랫폼) 개발에 성공한 것이다.

 

과학기술정보통신부는 최영기 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소 소장과 유전체 교정 연구단 구본경 단장 공동 연구진이 한국에 서식하는 박쥐에서 유래한 유사장기(오가노이드)를 성공적으로 구축했다고 16일 밝혔다.

 

오가노이드(organoid)는 성체 및 배아 줄기세포를 실험실 환경에서 분화해, 장기의 세포 구성 및 기능을 모방한 3차원의 장기유사체다.

 

이번 연구의 배경에는 현재 다양한 박쥐 종과 조직 특성을 반영한 생체 모형은 부재한 문제점을 개선하는데 있다. 

 

IBS 연구진은 한국을 비롯해 동북아시아 및 유럽에 널리 서식하는 식충성 박쥐인 애기박쥐과(Vespertilionidae) 및 관박쥐과(Rhinolophidae) 박쥐 5종으로부터 기도, 폐, 신장, 소장의 다조직 유사장기(오가노이드) 생체 모형을 구축하고 박쥐 유래 바이러스 연구의 새로운 기반을 마련하고자 연구를 진행했다.

 

그 결과, 연구진은 박쥐 유사장기(오가노이드)를 활용해 ▲코로나(SARS-Cov-2, MERS-CoV), ▲인플루엔자 ▲한타 바이러스 등 박쥐 유래 인수공통바이러스의 특이적 감염 양상과 증식 특성을 규명하는 데 성공했다. 

 

특히 박쥐 신장 유사장기(오가노이드)가 한타바이러스의 감염 특성을 정밀하게 분석할 수 있는 새로운 감염 모형으로 활용될 수 있는 가능성을 확인했다.

 

또한, 연구진은 박쥐 유사장기(오가노이드)에 다양한 인수공통바이러스를 감염시켜 박쥐의 종과 장기 및 바이러스 종류에 따라 나타나는 선천성 면역 반응을 정량적으로 확인, 동일한 바이러스라도 박쥐의 종이나 감염된 장기에 따라 면역 반응의 강도와 양상이 뚜렷하게 다르다는 사실을 관찰했다.

 

이는 박쥐가 다양한 바이러스에 대한 방어 작동원리를 유연하게 조절할 수 있음을 시사하며, 다양한 인수공통바이러스의 자연 숙주가 될 수 있는 생물학적 배경을 이해하는 데 중요한 단서가 될 수 있다는 평가다.

 

더 나아가, 박쥐 유사장기(오가노이드)가 바이러스-면역 상호작용을 규명할 수 있는 중요한 연구 체계(플랫폼)로 활용될 수 있음을 보여준다는 것이 연구진의 설명이다.

 

더불어 연구진은 야생 박쥐의 분변 표본에서 두 종류의 변종 바이러스를 찾아내고, 이를 배양해 분리하는 데에도 성공했다.

 

포유류 오르토레오바이러스(MRV)와 파라믹소바이러스(Paramyxovirus) 계열의 샤브 유사(ShaV-like) 바이러스가 그 대상으로, 특히 샤브 유사 바이러스는 기존의 일반적인 세포 배양 방식에서는 증식되지 않았지만, 박쥐 유사장기(오가노이드)에서는 효과적으로 증식됐다.

 

연구진은 이에 대해 박쥐 유사장기(오가노이드)가 실제 박쥐 장기 환경을 매우 유사하게 구현해, 기존 세포 모형보다 더 높은 생리적 재현성과 민감성을 확보하고 있음을 보여주는 것이라고 설명했다.

 

아울러 연구진은 기존 3차원 박쥐 유사장기(오가노이드)를 2차원 배양 방식으로 개량해, 고속 항바이러스제 선별(스크리닝)에 적합한 실험 체계(플랫폼)으로 확장했다.

 

연구진이 개발한 2차원 체계(플랫폼)는 유사장기(오가노이드) 유래 세포를 평평한 배양판에 펼쳐 균일한 세포층을 형성하고 있어 실험이 용이하고 분석이 빠르다.

 

이어 연구진은 이 체계(플랫폼)를 활용해 분리한 박쥐 유래 변종 바이러스를 대상으로 렘데시비르(Remdesivir) 등 항바이러스제의 효과를 정량적으로 분석, 기존 세포주 시스템보다 감염 억제 효과를 더 민감하고 정확하게 반영하는 것을 확인했다.

 

박쥐 유사장기(오가노이드)가 신·변종 바이러스의 감염성 평가와 치료제 선별에 모두 활용 가능한 생리학적 모형으로 기능할 수 있음을 실증한 것이다.

 

구본경 단장은 “이번 연구는 실제 박쥐 장기의 생물학적 환경을 실험실에서 구현해 낸 점에 주목할 필요가 있다”고 말했다.

 

그는 "특히 바이러스에 대한 박쥐 조직의 감염 반응을 정량적으로 추적할 수 있게 됨으로써, 인수공통감염병의 병리 작동원리(메커니즘) 연구에 중요한 전환점이 될 것”이라고 강조했다.

 

최영기 소장은 “이번에 구축한 세계 최대 규모의 박쥐 유사장기(오가노이드)는 세계 감염병 연구자들에게 표준화된 박쥐 모형을 제공하는 생명체은행(Biobank) 자원으로서 중요한 의미를 갖는다”고 평가했다.

 

이어 “박쥐 유래 신·변종 바이러스 감시(surveillance) 및 감염병 세계적 대유행(팬데믹) 대비(pandemic preparedness)에 기여할 수 있는 핵심 체계(플랫폼)가 될 것으로 기대한다”라고 덧붙였다.

 

【 청년일보=김민준 기자 】