국내 연구진이 신·변종 바이러스와 팬데믹에 선제적으로 대응할 수 있는 세계 최대 규모의 실험모델을 구축했다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소 최영기 소장과 유전체 교정 연구단 구본경 단장이 이끄는 공동연구진은 한국에 서식하는 박쥐에서 유래한 오가노이드(유사장기)를 통해 새로운 바이러스 감염 연구모델을 개발했다고 16일 밝혔다.
오가노이드는 실험실 환경에서 성체 혹은 배아 줄기세포를 분화시켜 장기 형태를 재현한 장기유사체다. 이번 연구는 감염병 기초 연구기관인 한국바이러스기초연구소와 유전체 기반 오가노이드 기술을 선도하는 유전체 교정 연구단 간의 협업으로 이뤄졌다.
연구진은 한국 및 동북아, 유럽 지역에 서식하는 애기박쥐과와 관박쥐과 등 박쥐 5종으로부터 기도, 폐, 신장, 소장 등 다기관 오가노이드를 구축하고 박쥐 유래 고위험 바이러스에 대한 기초연구 기반을 마련했다.
박쥐는 사스코로나-2, 메르스, 에볼라 등 고위험 바이러스의 자연 숙주로 알려져 있다. 하지만 기존 생체모델은 대부분 일반 세포주거나 제한된 종의 단일 장기 오가노이드에 그쳐, 다양한 박쥐 종과 장기 특성을 반영한 모델은 거의 없었다.
연구진은 개발된 박쥐 오가노이드를 활용해 박쥐 유래 인수공통바이러스의 감염 양상과 증식 특성을 정량적으로 분석해, 각 바이러스가 특정 박쥐 종과 장기에서만 감염되거나 증식하는 경향을 확인했다. 특히 한타바이러스가 박쥐 신장 오가노이드에서 효과적으로 증식되는 것으로 확인됐다. 이러한 결과는 박쥐 신장 오가노이드가 한타바이러스 특성 분석에 적합한 새로운 감염 모델이 될 수 있음을 보여준다.
연구진은 박쥐 종, 감염된 장기, 바이러스 종류에 따라 선천성 면역 반응이 크게 다르다는 점도 확인했다. 이는 박쥐가 다양한 바이러스에 대해 유연한 방어 메커니즘을 지니고 있다는 증거로 해석된다.
연구를 주도한 김현준 IBS 선임연구원은 "이번 플랫폼을 통해 세포주 모델에서 어려웠던 바이러스 분리, 감염 분석, 약물 반응 평가를 통합적으로 수행할 수 있게 됐다"며 "자연 숙주 환경을 실험실에 구현함으로써 감염병 대응 연구의 정밀성과 실효성이 확대될 것"이라고 설명했다.
구본경 단장도 "바이러스에 대한 박쥐 조직의 감염 반응을 정량적으로 추적할 수 있는 점이 이번 연구의 핵심"이라며 "이는 인수공통감염병 병리 연구의 새로운 전환점이 될 수 있다"고 말했다.
이번 연구결과는 세계 최고 권위의 학술지 '사이언스(Science)' 5월 16일자에 게재됐다.
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