코로나 무증상 감염, 균형 잡힌 T세포 반응이 좌우한다

인터페론-감마·인터류킨-2 다량 생성→면역 반응 균형 유지

유증상자, 염증 압박 커…듀크-누스, '실험의학저널' 논문

  아직 풀리지 않은 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)의 의문점 가운데 하나는 왜 무증상 감염자가 생기는지다.

실제로 신종 코로나 감염자 중 다수는 무증상일 것으로 추정되나, 구체적으로 어느 정도가 무증상인지는 확실하지 않다.

그래도 무증상 감염자가 얼마나 많은지 짐작할 만한 사례는 있다.

터키 정부는 작년 11월 하순 확진자 통계에 무증상 감염자를 처음 반영했다가 축소·은폐 논란에 휘말렸다.

무증상을 포함한 하루 확진자 수가 2만8천351명으로 전날의 4배로 늘어난 것이다.

이처럼 무증상 통계를 관리하는 건 쉽지 않다. 하지만 비감염자와 무증상 감염자는 엄격히 구분해야 한다.

다른 사람한테 바이러스를 옮긴다는 점에선 무증상자도 확진자와 별반 차이가 없기 때문이다.

무증상 감염이 향후 코로나19 팬더믹(대유행)의 진로에 중요한 변수로 작용하리라는 것엔 과학자들도 대체로 공감하는 분위기다.

그런데 신종 코로나에 감염돼도 무증상으로 가는 이유를 설명해 주는, 주목할 만한 연구 결과가 나왔다.

무증상자의 경우 T세포의 면역 반응이 효율적으로 이뤄져, 염증 촉진 분자와 억제 분자 사이의 미세한 균형이 잘 맞는 것으로 밝혀졌다.

이 연구를 수행한 싱가포르의 듀크-누스(Duke-NUS) 의대 과학자들은 1일(현지 시각) 미국 록펠러대 출판부가 발행하는 학술지 '실험의학저널'(Journal of Experimental Medicine)에 관련 논문을 제출했다.

듀크-누스 의대는 2005년 미국 듀크대와 국립 싱가포르대가 제휴해 설립했다.

신종 코로나 감염자가 무증상에 그칠지, 아니면 감염 증상을 보일지는 면역 반응의 강도와 질에 따라 결정되는 것으로 여겨져 왔다.

무증상 감염자의 경우 식별 능력을 갖춘 항체와 T세포의 면역 반응에 의해 침입한 바이러스가 저절로 제거된다.

하지만 무증상이 아닌 감염자는 면역 반응으로 촉발된 과도한 염증이 조직 손상 등 여러 유형의 코로나19 증상으로 이어진다.

과학자들이 어떤 요인이 코로나19로의 진행을 결정하는지 알지 못했다.

예컨대 무증상 감염자가 항체를 적게 생성한다는 연구 보고가 나왔지만, 무증상 감염자의 T세포 반응까지 약해지는지는 확실치 않았다.

논문의 교신저자인 안토니오 베르톨레티 교수는 "전체 감염자 가운데 무증상 비중이 클 것으로 알려졌지만, 실제 점유율을 매우 가변적이다"라면서 "하나 감염증을 일으키지 않은 채 면역 반응을 통해 신종 코로나를 통제하는 열쇠는 무증상 감염자가 쥐고 있을 것"이라고 말했다.

연구팀은 기숙사에서 신종 코로나에 감염된 이주 노동자들을 대상으로 지난해 코호트 연구를 시작했다.

6주간 무증상 감염자 85명의 혈액 샘플에서 정기적으로 T세포를 분리해, 경증 또는 중등증치료를 받은 75명과 비교 분석했다.

놀랍게도 감염 직후엔 T세포의 바이러스 식별 빈도, 즉 서로 다른 바이러스 단백질에 대한 면역 반응 규모가 두 코호트에서 비슷했다.

나중엔 무증상자의 T세포가 인터페론-감마와 인터류킨-2를 훨씬 더 많이 생성했다.

이들 사이토카인(신호 전달 단백질)은 바이러스와 다른 병원체에 대한 면역계 반응을 조절하는 역할을 한다.

그 덕분에 무증상 감염자는 신종 코로나에 대해 상대적으로 더 조율된 면역 반응을 보였다.

신종 코로나의 단백질 조각으로 혈액 샘플에 시험한 결과, 무증상 감염자의 면역 세포는 전 염증성(pro-inflammatory)과 항염증성(anti-inflammatory)의 균형이 잘 맞는 배합 분자를 생성했다.

이와 대조적으로 코로나19로 진행된 감염자의 면역 세포는 전 염증성 분자를 더 많이 만들었다. 이는 과도한 염증 위험이 크다는 걸 시사한다.

연구팀은 논문에서 "전반적으로 볼 때 무증상 감염자도 항바이러스 면역이 약하지 않다는 게 드러났다"라면서 "그 반대로 무증상 감염자는 매우 효율적이고 균형 잡힌 항바이러스 세포 반응을 일으켜 병리학적 이상 없이 감염자를 방어했다"라고 지적했다.

연구팀은 이런 면역 반응에 관여하는 어떤 분자들이 신종 코로나 감염을 안전하게 통제하는지도 이제 연구할 토대를 갖췄다고 자신한다.

단, 인도와 방글라데시 출신의 남성 노동자들로만 코호트가 구성된 건 이번 연구의 한계로 지목된다.

여성과 다른 나라 주민들을 대상으로 연구 결과를 확대 검증할 필요가 있다는 뜻이다.

췌장 세포 전환해 인슐린 분비 늘리는 '당뇨병 치료법' 개발 

인공 항체로 '글루카곤+간세포' 차단→ 알파 세포의 베타 전환 압박

1형·2형 당뇨병 모두 효과 기대…미국 국립과학원회보 논문

  췌장에서 분비되는 인슐린과 글루카곤은 각각 혈당을 낮추고 높이는 호르몬이다.

우리 몸의 주요 에너지원인 포도당(글루코스)은 인슐린과 글루카곤의 미세한 길항(拮抗) 작용으로 조절된다.

현재 미국인 3천400만 명이 앓고 있다는 당뇨병은 췌장의 인슐린 생성 및 분비가 원활하지 않아 생긴다.

다시 말해 인슐린을 분비하는 췌장의 베타 세포가, 면역 과민반응 등으로 고장 나는 것이다.

미국 텍사스대 연구진이, 글루카곤을 생성하는 췌장의 알파 세포를 베타 세포로 전환해 인슐린 분비를 획기적으로 늘리는 당뇨병 치료법을 개발했다.

과학자들은 생쥐 실험에서 글루카곤이 간(肝)세포 수용체와 결합하는 걸 단클론 항체(monoclonal antibodies)로 막았다.

이런 결합 차단은 알파 세포가 베타 세포로 전환하게 압박하는 힘이 됐다.

텍사스대 사우스웨스턴 메디컬 센터(UTSW) 연구팀은 2일(현지 시각) 미국 국립과학원회보(PNAS)에 관련 논문을 제출했다.

이 연구는 당뇨병 연구 석좌교수로 재직 중인 필리프 셰러 박사가 주도했다.

이 논문은 인간의 1형 당뇨병과 2형 당뇨병에 모두 효과가 기대되는 새로운 치료법을 제시했다는 점에서 특히 주목된다.

당뇨병은 근본적으로 인슐린을 만드는 베타세포가 손상돼 생기는 것이다.

2형 당뇨병 환자에겐 신체 조직의 인슐린 내성이 문제를 일으킨다. 췌장의 베타 세포가 과도하게 인슐린을 만들다가 탈진해 죽는 것이다.

전체 환자의 약 10%를 차지하는 1형 당뇨병에선 자가면역 공격으로 베타세포가 사멸한다.

사정이 이렇다 보니 지금까지 당뇨병 연구는 대부분 베타 세포와 인슐린 조절에 초점을 맞췄다.

상대적으로 소외됐던 글루카곤이 과학자들의 관심을 끈 건, 글루카곤과 간세포 수용체의 결합을 막으면 당뇨병 환자의 혈당 조절이 도움이 된다는 연구 보고가 최근 나오면서부터다.

실제로 글루카곤은 간세포 수용체와 결합해 글루코스 분비를 촉진한다.

하지만 과학자들은 글루카곤과 간세포 수용체의 결합을 어떻게 막는지 알지 못했다.

UTSW 연구팀은 인간의 중화항체처럼 행동하는 인공 단클론 항체로 당뇨병 생쥐에 실험했다.

생쥐의 유전자를 조작해 베타 세포를 제거한 뒤 1주일간 지속해서 인공 항체를 투여하자 생쥐의 혈당치가 떨어졌고, 이런 효과는 투여를 중단해도 수 주 동안 이어졌다.

아울러 췌장의 세포 수가 확연히 늘어난 것도 눈길을 끌었다. 그 중엔 베타 세포도 포함됐다.

계통 추적(lineage tracing) 기술로 확인한 보니, 단클론 항체가 알파세포 가운데 일부를 베타 세포로 바뀌게 압박한 것으로 드러났다.

PANIC-ATTAC로 명명된 이 생쥐 모델은 1형과 2형 당뇨병에서 공통으로 관찰되는 베타세포 결실을 겪었지만 1형 당뇨병을 부추기는 자가면역 반응은 나타나지 않았다.

연구팀은 이어 자가면역 반응으로 베타세포가 죽은 비(非) 비만성 당뇨병 생쥐 모델(NOD)에 인공 단클론 항체를 투여했다.

그랬더니 면역세포가 활성화한 상태에서도 베타세포가 다시 생겼다.

이런 방식의 단클론 항체 투여가 인간의 1형 당뇨병에도 효과적일 수 있음을 시사하는 것이다.

연구팀은 인공 항체로 알파 세포가 베타 세포로 전환하게 압박하는 이 방식이 특히 1형 당뇨병에 희망적일 수 있다고 전망한다.

1형 당뇨병 환자의 베타 세포는 오랜 세월 자가면역 공격을 받고 사멸하지만, 다량의 알파 세포는 큰 탈 없이 존속하기 때문이다.

이 연구에 참여한 윌리엄 홀랜드 유타대 교수(전 UTSW 조교수)는 "췌장에서 죽는 세포는 알파 세포가 아니다"라면서 "알파 세포가 베타 세포로 전환하게 조작할 수 있다면 1형 당뇨병 환자에게 유망한 치료가 될 수 있다"라고 말했다.

몸 안에서 인슐린 생성을 늘리는 이 방식은 또 혈당 조절과 삶의 질 향상 측면에서 인슐린 주사나 인슐린 펌프보다 유리한 점이 많다고 연구팀은 강조한다.

가장 좋은 인슐린 펌프를 쓴다고 해도 하루 중에 혈당치가 큰 폭으로 오르내리는 건 피할 수 없다는 것이다.

연구팀은 유사한 원리의 단클론 항체 치료제를 실제 당뇨병 환자에게 적용하는 임상 시험을 준비하고 있다.