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연구

코로나19 감염 중증도 결정하는 인자 발견​
조회수 : 1230 등록일 : 2020-09-07 작성자 : 홍보실

(왼쪽부터) 의과학대학원 이흥규 교수, 박장현 석박사통합과정

< (왼쪽부터) 의과학대학원 이흥규 교수, 박장현 석박사통합과정 >

코로나19로 위중중증 상태인 중환자가 6일 0시 기준 163명을 기록했다지난달 19일 12명이었던 위중중증 환자는 20여일 만에 13배 넘게 늘어났다이러한 심각한 상황에서 우리 연구진이 코로나19 중증 환자와 경증 환자를 쉽게 판별할 수 있는 바이오 마커(표시물)를 발견해 중증 코로나19에 대한 치료제 개발에 기대감을 높였다.

우리 대학 의과학대학원 이흥규 교수 연구팀이 *'호중구'와 *'당질코르티코이드'의 연관성을 밝혀 코로나19의 중증도를 결정짓는 인자를 발견했다고 7일 밝혔다.

☞ 호중구(neutrophil) : 혈액의 전체 백혈구 중 50~70%를 차지하는 선천 면역세포로세균이나 곰팡이 감염 등에 대응하는 면역세포이다.

☞ 당질코르티코이드(glucocorticoid) : 글루코코르티코이드라고도 하며 콩팥 근처 부신의 부신 겉질에서 생성되는 호르몬으로다양한 신체 기능 조절에 관여한다특히면역반응을 억제하는 호르몬으로도 알려져 있다.

WHO에 의해 세계적 대유행(팬데믹)으로 지정된 코로나바이러스감염증(COVID-19)은 사람마다 증상이 판이하다따라서환자의 중증도를 예상 및 판별하기 위해서는 확실한 바이오 마커의 활용이 중요하며이들을 선별적으로 치료할 수 있는 표적 치료제가 매우 중요하다.

중증 코로나19 환자들은 급성 호흡곤란 증후군의 증상을 보이고 특히 폐 조직의 심한 손상이 관찰된다이에 대응해 호중구 등 다양한 면역세포들이 바이러스 감염으로부터 숙주를 보호하기 위해 면역반응을 보이지만 사이토카인 폭풍(과잉 염증반응)처럼 과도한 면역반응으로 오히려 장기를 손상시킬 수도 있다.

이 교수 연구팀은 유전자 발현 옴니버스(GEO)에 공개된 코로나19 감염 경증 및 중증 환자의 기관지 폐포 세척액에 존재하는 단일세포 유전 정보를 분석했다그 결과그동안 곰팡이나 세균 감염에서만 중요성이 알려졌고 바이러스 감염 시에는 상대적으로 중요성이 알려지지 않았던 호중구의 과활성화로 인해 중증 코로나19가 발생함을 밝혔다.

특히 연구팀은 대식세포 등의 골수 유래 면역세포 내에서 발현하는 CXCL8과 같은 *케모카인에 의해 호중구 유입이 증가함을 밝혔다연구팀은 골수에서 유래한 면역세포 내의 당질코르티코이드 수용체 발현에 따라 CXCL8의 생성이 조절받으며이것이 결과적으로 호중구의 유입 및 활성도와 연관됨을 밝혔다.

☞ 케모카인(chemokine): 백혈구유주작용활성화작용을 하는 염기성헤파린 결합성 저분자 단백질

그림 1. 연구 모델 요약도

< 그림 1. 연구 모델 요약도 >

그림 2. 중증 환자의 폐 세척액에서 더 높은 CXCL8 케모카인 발현과 호중구 유입이 관찰됨

< 그림 2. 중증 환자의 폐 세척액에서 더 높은 CXCL8 케모카인 발현과 호중구 유입이 관찰됨 >

그림 3. 중증 환자의 폐 상피세포가 더 높은 손상마커 유전자를 발현함. 결국, 중증 환자의 상피세포는 더 많은 세포 사멸의 경향을 보임

< 그림 3. 중증 환자의 폐 상피세포가 더 높은 손상마커 유전자를 발현함. 결국, 중증 환자의 상피세포는 더 많은 세포 사멸의 경향을 보임 >

그림 4. 중증 환자는 경증 환자에 비해 낮은 당질코르티코이드 수용체 발현을 보임

< 그림 4. 중증 환자는 경증 환자에 비해 낮은 당질코르티코이드 수용체 발현을 보임 >

그림 5. 당질코르티코이드 수용체와 CXCL8 케모카인의 발현, 호중구 유입량의 상관관계도

< 그림 5. 당질코르티코이드 수용체와 CXCL8 케모카인의 발현, 호중구 유입량의 상관관계도 >

이 교수는 "이번 연구 결과는 코로나19의 중증도를 결정하는 바이오 마커를 발굴한 것 뿐만 아니라덱사메타손 등의 당질코르티코이드 억제제를 활용해 중증도를 개선할 치료제 개발에 단초를 제    "고 밝혔다.

의과학대학원 박장현 석박사통합과정 대학원생이 제저자로 참여한 이번 연구는 국제면역학회연합에서 발간하는 면역학 전문 학술지인 '프론티어스 인 이뮤놀로지(Frontiers in Immunology)' 8월 28일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명: Re-analysis of Single Cell Transcriptome Reveals That the NR3C1-CXCL8-Neutrophil Axis Determines the Severity of COVID-19)

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 코리아 바이오 그랜드 챌린지사업신약타겟발굴 및 검증사업 및 KAIST 코로나 대응 과학기술 뉴딜사업을 받아 수행됐다.

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