동물에서 온 바이러스, 동물 장기로 막는다국내 연구진이 바이러스 감염 특성과 면역 반응을 분석할 수 있는 실험용 플랫폼을 개발했다. 신·변종 바이러스와 미래 팬데믹에 선제 대응이 가능해질 전망이다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소와 유전체 교정 연구단이 한국에 서식하는 박쥐에서 유래한 장기 오가노이드를 구축했다고 16일 밝혔다.

연구결과는 국제 학술지 사이언스(5월16일자)에 게재됐다.

오가노이드는 성체 및 배아 줄기세포를 실험실 환경에서 분화한 3차원 장기유사체다. 유사 장기로 불린며, 손상 장기를 치료하거나 동물 실험 모델을 대체하는데 쓰인다.

이번에 구축한 박쥐는 사스코로나-2(SARS-Cov-2), 메르스코로나(MERS-CoV), 에볼라, 니파 등 고위험 인수공통바이러스 자연 숙주로 알려져 있다.

박쥐 유래 신·변종 바이러스가 고위험 전염병이나 팬데믹을 유발할 잠재적 위협이 되는 이유다.

IBS 연구진은 우리나라를 비롯해 동북아시아 및 유럽에 널리 서식하는 식충성 박쥐인 애기박쥐과(Vespertilionidae) 및 관박쥐과(Rhinolophidae) 박쥐 5종으로부터 기도, 폐, 신장, 소장의 다조직 오가노이드 생체 모델을 구축했다.

연구진은 이 같이 새로 구축한 박쥐 오가노이드를 활용해 코로나(SARS-Cov-2, MERS-CoV), 인플루엔자, 한타 등 박쥐 유래 인수공통바이러스 특이적 감염 양상과 증식 특성을 규명했다. 또 선천적 면역 반응도 정량적으로 확인했다.

연구진은 "이는 쥐 오가노이드가 바이러스-면역 상호작용을 규명할 수 있는 중요한 연구 플랫폼으로 활용될 수 있다는 것"이라며 "야생 박쥐 분변 샘플에서 두 종류의 변종 바이러스를 찾아내고, 이를 배양하고 리하는 데에도 성공했다"고 말했다.

연구진은 기존 3차원 박쥐 오가노이드를 2차원 배양 방식으로 개량, 고속 항바이러스제 스크리닝에 적합한 실험 플랫폼으로 확장했다.

3차원 오가노이드는 모양과 크기가 균일하지 않아 자동화된 실험이 어렵고, 분석과 평가에도 시간이 오래 걸리는 데 반해, 연구진이 개발한 2차원 플랫폼은 오가노이드 유래 세포를 평평한 배양판에 펼쳐 균일한 세포층을 형성해 실험이 용이하고 분석이 빠르다.

연구진은 이 플랫폼을 활용해 분리한 박쥐 유래 변종 바이러스를 대상으로 렘데시비르(Remdesivir) 등 항바이러스제의 효과를 정량적으로 분석한 결과, 기존 세포주 시스템보다 감염 억제 효과를 더 민감하고 정확하게 반영하는 것을 확인했다.

연구를 주도한 김현준 선임연구원은 "박쥐 오가노이드가 신·변종 바이러스의 감염성 평가와 치료제 선별에 모두 활용 가능한 생리학적 모델로 기능할 수 있음을 실증했다"며 "이번 플랫폼을 통해 그동안 세포주 기반 모델로는 어려웠던 바이러스 분리, 감염 분석, 약물 반응 평가를 한 번에 수행할 수 있게 됐다”고 말했다.

구본경 단장은 “실제 박쥐 장기의 생물학적 환경을 실험실에서 구현해 낸 점에 주목할 필요가 있다”며, “특히 바이러스에 대한 박쥐 조직의 감염 반응을 정량적으로 추적할 수 있게 됨으로써, 인수공통감염병의 병리 메커니즘 연구에 중요한 전환점이 될 것”이라고 덧붙였다.

최영기 소장은 “글로벌 감염병 연구자들에게 표준화된 박쥐 모델을 제공하는 바이오뱅크(Biobank) 자원으로서 중요한 의미를 갖는다”며, “박쥐 유래 신·변종 바이러스 감시(surveillance) 및 팬데믹 대비(pandemic preparedness)에 기여할 수 있는 핵심 플랫폼이 될 것"으로 기대했다.