우리 몸의 면역체계는 어떻게 작동하나
코로나-19를 일으키는 사스코로나바이러스-2에 대한 백신과 치료제 개발 그리고 임상시험 소식들이 들리지만 아직 효과적인 예방과 치료 약제들을 얻기까지는 더 기다려야 할 것 같습니다.
현재로서는 우리 몸의 면역체계가 방어와 공격을 위한 최고의 전략이라고 과학 저널에서는 설명하고 있는데요 백신도 결국 이 면역체계를 활용해서 개발이 되어 지고 있다고 합니다.
바이러스 침입에 대한 1차 방어벽
그렇다면 인체는 사스코로나바이러스-2를 비롯한 바이러스 침입에 어떻게 대응하는지 알아봅시다.
우리 몸의 1차 방어벽은 외부환경에 접하고 있는 상피세포입니다.
피부, 눈의 각막, 비강과 구강, 기관지와 폐포, 위와 장의 상피세포들은 모두 외부와 직접 맞대고 있습니다.
이들은 필요한 외부물질은 선택적으로 받아들이고, 필요하지 않거나 해를 주는 병원체를 차단하는 일을 합니다.
사스코로나바이러스-2는 껍데기에 있는 빨판을 장착한 징 모양 스파이크로 이 성벽을 공략합니다.
스파이크를 기관지나 폐포의 상피세포에 붙이거나 끼워 넣고 자신의 RNA를 세포 안으로 집어넣어 증식을 시도하는데 벽을 허문 뒤 성안에 불을 지르고 약탈 행위를 벌이는 셈입니다.
사이토카인 과다 분비시 사이토카인 폭풍
바이러스가 침입하면 인체의 면역 방어시스템이 본격적으로 시작을 합니다.
허물어지고 손상된 성벽부위를 인식한 경계병이자 초동 전투요원들(선천성 면역세포들)인 호중구, 대식세포, 수지상세포가 사이렌을 울리며 바이러스와 전쟁을 시작하는 것입니다.
이어 방어군 본진인 강력한 T세포 군대가 전투장소로 이동하여 큰 전쟁이 벌어지는데요 이때 여러 염증물질들과 발열물질들이 분비되면서 열과 기침이 나고 폐렴과 같은 염증성 호흡기 질환이 발생하게 되는 것입니다.
면역세포들은 주변에 위험 신호를 알리는 물질인 사이토카인(cytokine)을 분비하기 시작합니다.
사이토카인은 다른 면역세포들을 활성화하여 바이러스와의 싸움으로 이끄는 동시에 더 많은 사이토카인을 생산하도록 유도하는데요 하지만 만약 면역체계가 과도하게 반응하여 사이토카인이 급속하게 많은 양이 분비되면 바이러스 뿐 아니라 정상조직까지 공격하게 됩니다. 이 같은 현상을 ‘사이토카인 폭풍’이라고 부릅니다.
최근 코로나-19 중증 환자들에서 사이토카인 폭풍 증상이 거론되고 있다고 합니다.
사이토카인 폭풍은 치사율이 30%에 이르는 급성패혈증의 중요한 병리기전 하나이기도 합니다.
중국 우한에서 발병한 코로나-19 환자 41명에 대한 임상분석 연구(Lancet, 395:497-506, 2020)에 따르면, 중증환자의 혈청에서 GCSF, IP10, MCP1, MIP1A, TNFα, IL2, IL7 등의 염증촉진 사이토카인이 과도하게 분비되는 것으로 나타습니다.
즉, 코로나-19 중증환자에게서 사이토카인 폭풍이 일어난다는 의미로 볼 수 있는 것입니다.
우한 지역 환자를 대상으로 한 다른 연구논문 역시 사이토카인 폭풍에 주목했습니다.
중국 연구진은 지난 3월 3일 국제학술지 마취통증의학(Intensive Care Medicine)에 사스코로나바이러스-2가 혈중 내 인터루킨-6 사이토카인의 분비를 증가시킨다고 보고했습니다.
연구진은 코로나-19 환자 150명(사망 68명, 완치 82명)을 분석했으며, 사이토카인 폭풍이나 전격성 심근염(심장 근육에 염증이 갑자기 발생하는 것)이 치사율을 결정할 것이라는 의견을 제시한바 있습니다.
영국 연구진 역시 ‘란셋(Lancet)’에 보고한 논문에서 중증 코로나-19의 원인이 사이토카인 폭풍에 있다고 보고하며, 치사율을 낮추기 위해 과염증에 대한 확인과 치료가 필요하다고 제안했습니다.
실제로 의료현장에서는 과도한 염증반응을 완화시키기 위해 항염증제나, 항바이러스제를 사용하고 있다고 합니다.
면역계를 이용한 백신 및 치료제
우리 몸의 후천성 면역계는 특정 목표물을 타깃하는 ‘저격수’로 구성돼 있습니다.
저격수 역할을 하는 T세포는 폐를 비롯한 전신에 초병처럼 퍼져 있고 림프절에는 집단으로 모여 있으며 항체라는 특수무기를 다루는 저격수인 B세포 역시 림프절에 모여 있습니다.
T세포에는 다양한 종류가 있는데요 감염된 세포를 직접 공격하는 세포독성 T세포, 사이토카인을 분비하여 다른 면역세포들의 활성을 조절하는 제1형 도움 T세포, B세포의 항체 형성을 유도하는 제2형 도움 T세포, 항원을 기억해 뒀다가 다시 침입하면 공격하는 기억 T세포, 자연 살상 T세포 등이 있습니다.
이들은 바이러스 감염병에 대응하는 최고의 공격전투 요원들인셈입니다.
한편, B세포는 형질세포(plasma cell)로 분화되며 체내 바이러스 전파를 억제하는 바이러스 특이 항체를 생산하고 분비합니다.
인간은 신종 코로나바이러스의 공격을 처음 당한 만큼 그에 대응하는 후천성 면역능력을 충분히 갖추지 못하고 있다. 그러나 계속 공격을 받으면 해당 T세포와 B세포가 훈련을 거쳐 충분한 대응능력을 갖추게 된다고 합니다.
이에 따라 재발률은 급격히 감소하게 되고, 집단면역이 증가하게 되지만 집단면역에만 의존한 코로나-19의 퇴치에는 많은 희생이 따르기 때문에 심사숙고할 사항들이 많이 있기 때문에 영국의 선택이 지적받는 이유입니다.
코로나-19 예방 백심 및 치료제는 우리 몸의 이 후천성 면역계를 이용하는 것입니다.
실제로 사스코로나바이러스-2의 예방과 치료를 위해 과학자들은 환자의 B세포에서 만들어진 항체를 분석하고 재조합하는 연구를 진행 중이라고 합니다.
한편, 특수 T세포를 증가하는 치료방법도 대두되고 있다는 데요 사스코로나바이러스-2에 특이적으로 작동하는 기억 T세포의 초기 생성을 촉진하는 방식이라고 합니다.
이를 위해서는 바이러스 제거에 효과적인 세포독성 T세포를 생성할 수 있는 면역원성 항원결정부위를 파악하고, 실제 코로나-19 환자 혈청에서 해당 T세포 및 생성된 항체들이 바이러스 수치 및 예후에 어떠한 영향을 미쳤는지에 대한 연구가 필요합니다.
바이러스 정복은 면역력에 달려있다.
최근 각종 정보매체에서 신종 코로나바이러스와 싸워 이기려면 면역력을 잘 유지하거나 높여야 한다고 조언합니다.
실제로 젊고 면역력이 정상인 코로나-19 환자들은 대부분 가벼운 감기증상을 보였으며 대증적인 감기치료제로도 원만하게 치료되었습니다.
반면 면역력이 약한 노인이나 기저질환이 있는 환자들은 적극적 치료를 받았음에도 불구하고 폐렴이 악화되어 사망에 이르는 사례가 많았던 것입니다.
우리 생활에서 흡연, 과음, 중증 스트레스, 과로, 극한환경작업 등은 면역력을 감소시키는 주요인입니다.
이들을 피하고 충분한 안정과 영양섭취, 그리고 실외 가벼운 운동으로 면역력을 유지하는 것이 일상생활에서 코로나-19를 이기는 가장 효율적인 방법이라고 전문가 들은 말하고 있습니다.
이렇게 하다 보면 개발되는 예방백신과 치료약 그리고 집단면역력과 더불어 코로나-19를 물리칠 수 있을 것이라는 것이 현재까지의 공통된 의견입니다.
면역에 신경써서 꼭 이겨냅시다.
※ 이 글은 기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 고규영(분자의과학), 김영찬(내과학), KAIST 의과학대학원 이흥규(면역학)의 최신연구동향을 담은 코로나19 과학 리포트 발행글을 참조하였습니다.
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