박쥐 유사 장기 만들어 미지의 감염병 ‘X’ 대응한다
국내 연구진이 신·변종 바이러스와 새로운 팬데믹을 일으킬 미지의 감염병 ‘X’에 대응할 수 있는 실험모델을 구축했다.
기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소와 유전체 교정 연구단을 중심으로 성균관대, 충북대, 연세대 카이스트, 포스텍 연구진이 참여한 공동 연구팀은 한국에 서식하는 박쥐에서 유래한 장기 오가노이드(장기 유사체)를 만들어 바이러스 감염 특성과 면역 반응을 분석할 수 있는 새로운 연구 플랫폼을 개발했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’ 5월 16일 자에 실렸다.
감염병의 4분의3은 동물에서 유래하는데, 특히 박쥐는 사스, 메르스, 코로나19, 에볼라, 니파 등 다수의 고위험 인수공통 바이러스의 숙주로 알려져 있다. 이 때문에 박쥐에서 비롯된 신변종 바이러스가 코로나19처럼 팬데믹을 일으킬 고위험 감염병의 잠재적 위협 인자로 지목되고 있다.
기존에 구축된 박쥐 관련 생체 모델은 대부분 열대 과일박쥐 일부 종에서 얻은 단일 장기 조직 오가노이드에 한정돼 있어, 다양한 박쥐 종과 조직 특성을 반영한 생체 모델은 사실상 없었다고 해도 과언이 아니다. 이에 연구팀은 한국을 비롯해 동북아시아와 유럽에 널리 서식하는 식충성 박쥐인 애기박쥐과, 관박쥐과 박쥐 5종으로부터 기도, 폐, 신장, 소장의 다조직 오가노이드 생체 모델을 구축하는 데 성공했다.
연구진은 새로 구축한 박쥐 오가노이드를 활용해 코로나19, 메르스, 인플루엔자, 한타 등 박쥐 유래 인수공통 바이러스의 특이적 감염 양상과 증식 특성을 규명했다. 이런 고위험 바이러스들은 특정 박쥐 종과 장기에서만 감염되거나 증식하는 경향을 보였는데, 특히 한타바이러스는 박쥐 신장 오가노이드에서 효과적으로 증식되는 것을 확인했다. 이는 박쥐 신장 오가노이드가 한타바이러스의 감염 특성을 정밀하게 분석할 수 있는 새로운 감염 모델로 활용될 수 있음을 보여준 것이다.
또, 박쥐 오가노이드에 다양한 인수공통 바이러스를 감염시켜, 박쥐의 종과 장기, 바이러스 종류에 따라 나타나는 선천성 면역 반응을 정량적으로 측정했다. 그 결과, 동일한 바이러스라도 박쥐의 종이나 감염된 장기에 따라 면역 반응 강도와 양상이 다르다는 사실을 확인했다. 박쥐가 다양한 바이러스에 대한 방어 메커니즘을 유연하게 조절할 수 있어 ‘바이러스 저수지’가 되는 생물학적 배경을 이해하는 데 중요한 단서를 찾은 것이다.
또 연구팀은 야생 박쥐 분변 표본에서 포유류 오르토레오바이러스(MRV)와 파라믹소바이러스(Paramyxovirus) 계열의 샤브 유사(ShaV-like) 바이러스 두 종류의 변종 바이러스를 찾아내고 이를 배양해 분리했다. 이와 함께 기존 3차원 박쥐 오가노이드를 2차원 배양 방식으로 개량해, 고속 항바이러스제 스크리닝에 적합한 실험 플랫폼으로 확장했다. 연구팀은 이 플랫폼을 활용해 분리한 박쥐 유래 변종 바이러스에 렘데시비르같은 항바이러스제의 효과를 정량적으로 분석했다. 그 결과, 기존 세포주 시스템보다 감염 억제 효과를 더 민감하고 정확하게 반영하는 것을 발견했다.
최영기 한국바이러스기초연구소 소장은 “이번에 구축한 세계 최대 규모의 박쥐 오가노이드는 글로벌 감염병 연구자들에게 표준화된 박쥐 모델을 제공하는 바이오뱅크 자원으로서 의미가 있다”며 “박쥐 유래 신·변종 바이러스 감시 및 신종 팬데믹을 대비할 수 있는 핵심 플랫폼이 될 것”이라고 말했다.