"코로나19 감염, 코 속 점막에서 시작된다"

국내 연구진, 상기도 내 감염 기전 최초 규명

[아시아경제 김봉수 기자] 코로나19 바이러스가 인체의 코 속 섬모상피세포를 통해 초기 감염 및 증식된다는 사실이 국내 연구진에 의해 최초로 확인됐다. 집단 면역이 완성될 때까지는 코와 입을 완전히 가리는 마스크를 계속 사용해야 하며, 코 속 점막에 백신을 투여해 면역력을 형성하는 예방 및 치료 전략이 필요하다는 지적이다.

기초과학연구원(IBS)은 혈관 연구단 고규영 단장 등 공동연구팀이 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2·코로나바이러스)의 복제 순간을 최초로 포착하고 초기 감염 및 증식의 주요 표적이 비강(코 안) 섬모상피세포임을 확인했다고 1일 밝혔다.

코로나19는 최초 발견 후 1년 6개월 이상 지났지만 코로나 바이러스의 인체 감염 경로가 여전히 불분명하다. 상기도 조직(호흡계의 상부 - 비강, 인두, 후두, 기관지)을 통해 감염된다고 알려졌을 뿐 정확한 표적 부위는 밝혀지지 않았다. 효과적인 예방대책 수립에 어려움을 겪는 이유였다.

코로나 바이러스는 ACE2·TMPRSS2·Furin 수용체 단백질과 결합하여 세포 내로 침투한다. 단백질들이 바이러스의 침입 경로 역할을 하는 것이다. 그러나 최신의 ‘단일세포 유전자발현 측정기법(Single cell RNA-sequencing)’만으로는 단백질의 정확한 분포 파악에 한계가 있었다. 코로나19 환자 대부분이 진단 시점에 이미 일차적 바이러스 감염·증식이 끝난 상태이기 때문에 초기 감염 기전 파악이 더욱 어려웠다.

연구팀은 실제 코로나19 초기 환자로부터 얻은 정확한 검체를 다양한 실험기법을 적용해 분석함으로써 기존 한계를 극복했다. 우선 ACE2·TMPRSS2·Furin 수용체 단백질이 코 안 섬모세포의 공기 접촉면에 집중 분포한다는 것을 확인했다. 코로나 바이러스가 섬모 세포의 공기 접촉면에 결합해 세포 내로 침투 후 복제·증식한다는 의미다. 코 속 섬모세포가 코로나바이러스 감염의 시발점임을 새롭게 밝혀낸 것이다. 반면 그동안 주요 감염표적으로 여겼던 호흡기 점액분비세포와 구강 상피세포에는 코로나바이러스 수용체 단백질이 존재하지 않았다.

연구팀은 또 코로나19 초기 환자의 비강 및 구강세포를 분석해 보니 코로나바이러스가 비강 섬모세포에서만 복제·증식함을 최초로 포착했다. 코로나 바이러스 수용체 단백질이 없는 비강 분비세포 및 줄기세포, 구강 상피세포 등에서는 감염이 일어나지 않았다. 경증 코로나19 환자는 코로나바이러스 증식이 초기 8일 이내 종료됐으며, 손상된 섬모세포가 빠르게 재생되며 건강을 회복했다. 이는 비강 점막면역이 코로나19 치료의 핵심임을 시사한다.

연구팀 관계자는 “코로나바이러스의 표적인 비강 섬모세포가 손상되면 폐를 비롯한 다른 장기도 빠르게 감염될 수 있다”며 “비강 섬모세포 보호를 위한 후속 연구 및 백신·약물 개발이 필요하다"면서 "집단면역이 형성될 때까지 코와 입을 완전히 가리도록 마스크를 착용해야 한다. 비강 내 백신 투여로 점막 면역을 형성하는 것이 새로운 코로나19 예방 및 치료 전략이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 2일 국제 의학연구학술지인 임상연구저널(Journal of Clinical Investigation, IF 14.808)에 표지 논문으로 실렸다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr