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성과명코로나바이러스, 코 안‘섬모세포’에서 증식 시작된다

Nasal Ciliated Cells are Primary Targets for SARS-CoV-2 Replication in Early Stage of COVID-19(Journal of Clinical Investigation (IF: 12.479, 2020년 기준))

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지원사업
기초과학연구원연구운영비지원(R&D)
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
기초과학연구원
연구자
안지훈, 김정모, 홍선표
발표일
2021-07-02
조회수
78

코로나바이러스, 코 안‘섬모세포’에서 증식 시작된다


- 과학자·임상의 공동연구진, 코로나바이러스 초기 감염기전 규명 -


- 코로나19 예방·치료를 위한 비강 내 점막면역 형성 전략 제시 -



개요

고규영 단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수) 및 전북대학교 감염내과 이창섭 교수 ‘코로나19 대응 공동연구팀’은 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2, 이하 코로나바이러스)의 복제 순간을 최초로 포착하고 초기 감염 및 증식의 주요 표적이 비강(코 안) 섬모상피세포임을 규명하였다. 이번 연구성과는 100년 전통의 세계적 의학연구학술지인 임상연구저널(Journal of Clinical Investigation, IF 14.808)에 표지 논문으로 7월 2일 오전 2시(한국시간) 게재되었다.


연구 내용

코로나바이러스는 ACE2·TMPRSS2·Furin 수용체 단백질과 결합하여 세포 내로 침투하는 것으로 단백질들이 바이러스의 침입 경로 역할을 한다. 그러나 최신의 ‘단일세포 유전자발현 측정기법 (Single cell RNA-sequencing)’만으로는 단백질의 정확한 분포 파악에 한계가 있었다. 또한, 코로나19 환자 대부분이 진단 시점에 이미 일차적 바이러스 감염·증식이 끝난 상태이기 때문에 초기 감염 기전 파악이 더욱 어려웠다. 연구진은 실제 코로나19 초기 환자로부터 얻은 정확한 검체를 다양한 실험기법을 적용해 분석함으로써 기존 한계를 극복했다.
ACE2·TMPRSS2·Furin 수용체 단백질이 코 안 섬모세포의 공기 접촉면에 집중 분포함을 발견하였다. 코로나바이러스가 섬모세포의 공기 접촉면에 결합해 세포 내로 침투 후 복제·증식한다는 의미다. 이로써 비강 섬모세포가 코로나바이러스 감염의 시발점임을 새롭게 밝혔다. 반면 그동안 주요 감염표적으로 여겼던 호흡기 점액분비세포와 구강 상피세포에는 코로나바이러스 수용체 단백질이 존재하지 않았다.
코로나19 초기 환자의 비강 및 구강세포를 분석, 코로나바이러스가 비강 섬모세포에서만 복제·증식함을 최초로 포착하였다(그림 2). 코로나바이러스 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(그림 2). 이는 비강 점막면역이 코로나19 치료의 핵심임을 시사한다.


기대 효과

최근 본 연구그룹에서는 비강 내 백신 투여로 점막면역을 형성하는 것이 새로운 코로나19 예방 및 치료 전략이 될 것으로 기대된다.


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