KAIST, 3D 인간 폐포 모델 개발..코로나19 기전 규명
바이러스 노출 6시간 내 사람 폐 조직 감염 확인
KAIST 제공
3차원 인간 폐포 모델을 활용하면, 코로나19를 포함한 다양한 호흡기 바이러스 감염 치료제 개발이 가능해질 것으로 기대된다.
KAIST 주영석 의과학대학원 교수 연구팀은 인간의 폐포 세포를 실험실에서 구현한 '3D 미니 장기 기술'을 개발하고, 이를 활용해 코로나19 바이러스가 사람의 폐 조직 세포를 파괴하는 과정을 규명하는 데 성공했다고 26일 밝혔다.
인체를 모사한 장기 모델은 정확한 질병 기전과 효과적인 치료제 개발에 필수적이다.
하지만 코로나19 바이러스는 생쥐 모델에 감염이 일어나지 않는 바이러스로, 그동안 인간 폐포 세포 모델을 확립하지 못해 감염 연구에 한계가 있었다.
연구팀은 사람의 폐포 줄기세포를 실험실에서 3차원적으로 6개월 이상 장기간 배양할 수 있는 배양 조건을 처음으로 확립해, '3차원 인체 폐포 배양 모델'을 개발했다. 이어 코로나19 바이러스에 노출시켜 폐 세포의 구조적, 기능적 변화를 면역형광염색, 전자현미경 촬영, 전사체 분석 등을 비교 분석했다.
그 결과, 3D 폐포는 코로나19 바이러스에 노출되면 6시간 이내 급속한 증식이 일어나 세포 감염이 끝났고, 이를 막기 위한 폐 세포의 선천 면역 반응 활성화까지는 3일 가량의 시간이 걸렸다.
또 바이러스 돌연변이 추적을 통해 코로나19 바이러스 입자 하나만으로 하나의 폐포를 충분히 감염시킬 수 있고, 감염 3일 이후부터 세포 일부의 기능이 급격히 상실된다는 점을 알아냈다.
주영석 KAIST 교수는 "3차원 인간 폐포 모델을 활용하면 실험실에서 사람의 폐 세포를 이용해 코로나19 등 각종 호흡기 바이러스의 질병 기전을 연구할 수 있고, 약물 스크리닝 등 치료법 개발에도 활용할 수 있다"고 말했다.
이 연구결과는 줄기세포 분야의 국제 학술지 '셀 스템 셀(지난 22일자)' 온라인판에 실렸으며, 이주현 영국 케임브리지대 교수와 최병선 국립보건연구원 과장, 김영태 서울대병원 교수, KAIST 교원 창업기업인 지놈인사이트 등이 공동으로 연구에 참여했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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