심한 폐 손상→허파꽈리 줄기세포 분화 ‘궤도 이탈’
미국 UCSF 연구진, 저널 ‘네이처 세포 생물학’에 논문
인체 내에서 코로나19로 가장 큰 타격을 받는 곳은 호흡계다.
신종 코로나바이러스가 폐 감염증을 일으킬 때 핵심 역할을 하는 건 대식세포(macrophages)다.
대식세포는 염증성 사이토킨(IL-1 베타)을 대량 생성하는 것으로 보고됐다.
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폐포(허파꽈리)는 허파 속 기관지 말단에 포도송이처럼 붙어 있는 공기주머니를 말한다.
이곳에선 분압 차이와 확산에 따른 가스 교환이 이뤄진다.
폐포를 통과하는 혈액의 적혈구는 몸 안에서 생성된 이산화탄소를 버리는 대신 산소를 실어 온몸으로 운반한다.
그런데 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)로 폐 조직이 심하게 손상되면 폐 줄기세포 분화에 이상이 생겨 폐 기능이 복원되지 않는다는 연구 결과가 나왔다.
실제로 신종 코로나바이러스가 폐를 집중 공격하면 걷잡을 수 없는 폐 염증, 폐포 세포의 파괴 및 재생 기능 훼손, 급속한 폐 섬유화 등이 나타난다.
하지만 이 분화 경로 이탈의 발견엔 긍정적인 의미도 있다.
코로나19로 망가진 폐 조직을 복구하는 치료법 개발의 열쇠가 될 수 있는 것이다.
미국 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF) 과학자들이 수행한 이 연구 결과는 지난해 12월 30일(현지 시각) 저널 ‘네이처 세포 생물학'(Nature Cell Biology)에 논문으로 실렸다.
[서울대학교병원 제공. 재판매 및 DB 금지]
폐포 줄기세포가 폐 조직을 복원하는 메커니즘은 인간이나 생쥐나 별반 차이가 없다는 게 과학자들의 기존 인식이었다.
하지만 UCSF 연구팀은 인간의 폐포 줄기세포(hAEC2)가 생쥐의 그것과 전혀 다르게 작동하는 부분을 발견했다.
인간의 폐포 줄기세포는 기능적인 기저 세포로 분화할 때 병든 섬유모세포로부터 신호를 받았다.
연구팀은 이런 전환 분화 경로 위에 존재하는 폐포 줄기세포를 대상으로 단세포 분석 검사를 진행했다.
그 결과를 보니, 특발성 폐 섬유증(IPF) 환자의 폐에서 발견되는 이행 세포 유형과 기저 세포 하위 그룹이 같은 경로에 존재했다.
연구팀은 섬유모세포와 폐포 줄기세포를 묶은 오르가노이드(미니 기관) 플랫폼을 이용해, 허파꽈리가 심하게 손상됐을 때 나타나는 비정상적 줄기세포 분화 모델을 만들었다.
인간의 폐포 줄기세포가 병든 이행 세포 유형과 기저 세포 그룹을 생성할 수 있다는 건 중요한 발견이라고 과학자들은 말한다.
이는 코로나19 환자의 폐에서 관찰되는 줄기세포 분화 경로를 과학적 실험으로 확인한 것이기도 하다.
처음부터 연구팀은 인간의 폐포 줄기세포가 기저 세포로 분화하는 건 하나의 이상 분화라고 생각했다.
이번 연구를 이끈 UCSF 심혈관 연구소의 펑티언 박사는 “눈길을 사로잡긴 해도 잘못된 분화인 것 같았다”라면서 “하지만 이 분화 경로를 정확히 확인하는 과정에서 심하게 손상된 허파가 어떻게 개조되는지, 그리고 손상을 되돌리는 잠재적 경로가 무엇인지에 대해 중요한 통찰을 갖게 됐다”라고 말했다
