UNIST, 감염병 동시에 걸렸을 때 면역 반응 작용 원리 밝혀

염증성 세포 사멸-선천 면역 센서 상호작용 규명

UNIST 제1저자 오수현 연구원(왼쪽부터), 이상준 교수, 제1저자 이지혜 연구원. (UNIST 제공)

(울산=뉴스1) 조민주 기자 = 두 가지 이상의 세균에 감염됐을 때 감염된 세포가 어떠한 방식으로 염증을 일으키는지에 대한 원리가 밝혀졌다. 감염병이 동시에 유행하는 트윈데믹(twindemic) 이나 복합적으로 유행하는 멀티데믹(multidemic) 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST)은 이상준 생명과학과 교수팀이 병원체 연관 분자 4가지를 조합해 면역 세포인 대식세포에 염증 반응을 유발시켜 염증 소체가 만들어지는 과정과 염증성 세포 사멸 경로를 분석하고 그 연관성을 규명했다고 29일 밝혔다.

이 교수는 "병원체 연관 분자는 바이러스, 세균, 진균, 기생충 등 감염성 질환을 일으키는 병원체에서 유래해 면역 반응을 일으키는 분자"라며 "병원체 연관 분자를 분석하기 위해 4가지 병원체 연관 분자를 동시에 처리한 실험군과 1가지 분자만 처리한 대조군으로 비교했다"고 설명했다.

연구 결과, 1가지 분자만 처리한 대조군은 대식세포 안에서 병원체 연관 분자를 특이적으로 인식하는 단일 선천 면역 센서에 의해 염증성 세포 사멸인 파이롭토시스(pyroptosis)만 유발됐다.

반면 실험군의 경우 각 병원체 연관 분자를 인식하는 4가지 선천 면역 센서가 모두 활성화돼 위험신호를 인식하는 단백질 복합체인 염증 소체가 형성됐다. 이를 통해 세포 스스로 죽는 '아포토시스', 세포가 괴사하는 '네크롭토시스', 그리고 파이롭토시스가 동시다발적으로 이뤄졌다.

연구팀은 염증성 세포 사멸 3가지가 하나의 염증 소체에서 매개돼 동시에 발생하는 파놉토시스(PANoptosis)를 관찰했다.

여러 병원체가 동시에 감염됐을 때 각 병원체를 인식하는 선천 면역 센서가 상호작용하며 하나의 염증 소체 파놉토솜을 이루고, 동시다발적 염증성 세포 사멸 경로인 파놉토시스를 유발한다는 것을 밝힌 것이다.

연구팀은 4가지 병원체 연관 분자에 의해 형성된 염증 소체가 작은 입자의 형태로 세포 밖으로 방출되는 것 또한 확인했다. 방출된 세포는 다른 대식세포에 흡수돼 정상 세포까지도 공격할 수 있는 사이토카인 분비를 유발했다.

연구팀은 이러한 작용과정을 동물 쥐 실험을 통해 검증했다. 방출된 염증 소체를 쥐에 주입했을 때, 쥐의 몸무게가 감소하는 것을 확인했다. 하지만 세포 사멸과 연관성이 있는 유전자를 억제하거나 제거한 쥐는 몸무게가 감소하지 않는 것을 확인했다.

4가지 병원체 관련 패턴 주입 시 형성되는 파놉토솜과 염증성 세포사멸. (UNIST 제공)

이 교수는 "이번 연구 결과는 코로나19와 인플루엔자 독감 동시 유행인 트윈데믹(twindemic)과 더불어 감염병 복합 유행이 멀티데믹(multidemic) 연구에 중요한 시발점이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 김대식 성균관대 기초의학대학원 교수와의 협업으로 이뤄졌으며, 국제 면역학 학술지인 'Cellular & molecular immunology'지에 11월 27일 온라인 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부 기초연구사업 우수신진연구, 보건복지부 글로벌백신기술선도사업, IBS 한국 바이러스 기초 연구소, 유한양행(유한 이노베이션 프로그램), 국립보건연구원, 울산과학기술원 기초과학연구소의 지원으로 이뤄졌다.

minjuman@news1.kr