콧속 혈관·림프관 `3D 정밀지도` 세계 최초 완성

IBS는 혈관연구단 연구팀이 콧속 혈관과 림프관을 3차원으로 볼 수 있는 지도를 세계 최초로 완성했다고 밝혔다. 사진은 생쥐 비강 내 혈관 및 림프관의 3차원 구조. IBS 제공

IBS 혈관연구단이 완성한 생쥐의 비강 내 혈관 3차원 구조 IBS 제공

국내 연구진이 복잡한 콧속 혈관과 림프관을 3차원으로 정밀하게 볼 수 있는 지도를 세계 최초로 완성했다. 코로나19를 포함한 바이러스 감염과 비염 치료 등을 위한 비강 면역체계 규명으로 이어질 수 있을 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 고규영 혈관연구단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수)과 홍선표 연구위원 팀이 콧속 혈관과 림프관의 3차원 정밀지도를 확립했다고 22일 밝혔다.

이 연구결과는 국제학술지 '네이처 심혈관 연구(21일자)' 온라인에 게재됐다.

코는 후각을 담당하는 감각기관인 동시에 외부 공기가 폐로 들어가는 첫 번째 관문이다. 외부 공기를 데우고 습도를 높여주는 역할을 하며, 비강점막은 외부 병원균과 이물질을 막아주는 최초의 면역 장벽 기능을 한다.이런 비강 면역 형성에 면역세포 활성 못지 않게 미세혈관과 림프관의 역할이 중요하다. 면역세포가 림프절로 이동하고 다시 비강점막으로 돌아오는 통로 역할을 하기 때문이다. 하지만 비강 내 복잡한 구조로 인해 미세혈관과 림프관의 공간 분포나 상호 연결 등 3차원적 구조와 세포 수준의 특성은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.

연구팀은 세포나 조직에서 특정 단백질에 선택적으로 결합하는 항체에 형광물질로 표지한 후, 단백질과 반응시켜 위치를 확인하는 '면역형광염색법'을 활용해 생쥐와 인간 비강 내 미세혈관과 림프관의 3차원 미세지도를 완성했다. 이를 토대로 비강 면역 반응에 대한 분자세포적 수준의 특성을 단일세포 유전자 분석법을 병행해 규명하는 데 성공했다.

분석 결과, 모세혈관 외에 정맥혈이 순환하는 정맥동 혈관이 비강 내 넓은 범위에 걸쳐 분포하는 것을 확인했다. 아울러, 끝부분이 둥근 일반적인 림프관과 달리 뾰족한 형태의 말단을 가진 비전형적인 림프관이 대부분을 차지하고 있음을 알아냈다. 이는 외부에서 침입하는 병원균에 대한 면역반응을 잘 하기 위해 특화된 것이다. 연구진은 정맥동 혈관에서 면역세포 이동에 중요한 역할을 하는 'VCAM1 단백질'이 특이적으로 발현됐고, 비전형적인 림프관에는 다른 장기의 림프관보다 더 많은 수의 다양한 면역세포가 이동하는 것을 확인했다.

연구팀은 알레르기 비염, 코로나19 등을 유발한 실험동물을 통해, 비염에 의해 정맥동 혈관이 위축되고 코로나19에 의해 염증화가 일어나는 것도 알아냈다. 나이가 들면서 정맥동 혈관이 비정상적으로 확장돼 비강 내 생리와 면역기능이 떨어진다는 사실도 확인했다. 홍선표 연구위원은 "비강 내 특화된 혈관과 림프관을 활성화하면 바이러스 감염 등에 효과적인 비강 면역을 갖출 수 있음을 시사한다"며 "앞으로 호흡기 감염에 대한 면역반응 연구를 비강에서 인후까지 확장할 계획"이라고 밝혔다.

고규영 연구단장은 "감염의 표적이 되는 혈관과 림프관의 작용을 이해하는 것은 감염병 예방과 치료법 연구에 필수"라며 "3차원 정밀지도 완성을 계기로 비강면역 개선과 비강 내 약물 투여 연구에 큰 진전이 기대된다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr