코로나 19 인체 2가지 면역반응, 상호작용으로 면역체계 폭주할 수도
서던 캘리포니아 대학교에서 실시한 최근의 연구는 코로나 19 감염 초기 단계에 일시적으로 인체의 면역체계를 억제하는 것이 환자가 심한 증상들을 피하도록 도와줄 수도 있는 것을 시사한다. 이 연구가 인체의 주된 2개의 방어선 간의 상호작용이 일부 환자에게는 면역체계가 폭주하도록 만들 수도 있는 듯한 것을 밝혔기 때문이다.

인체의 첫 번째 방어선인 (선천적인) 내재적 면역반응은 감염이 되면 즉시 시작되어, 보병이 외부 침입자를 추격 섬멸하는 것처럼 바이러스와 바이러스로 손상을 입은 세포들을 죽인다. 두 번째 방어선인 (후천적인) 적응 면역반응은 만약 어떤 바이러스라도 남아있다면 며칠 뒤에 시작해서, 그 바이러스에 대해 학습한 것을 이용해서 T세포나 B세포 같은 갖가지 특수부대를 동원한다.

바이러스 감염의 역동성을 이해하기 위해 개발한 일반적인 수학적 모델인 표적세포 한정 모델을 사용해서 연구진은 독감에 걸린 환자들과 비교해서, 코로나 19 환자들의 경우 이 2가지 면역반응이 어떻게 작용하는지를 조사해보았다.

독감은 빠르게 진행하는 감염증으로, 상부호흡기계의 표면에 있는 특정한 표적세포들을 공격해서 2~3일 안에 거의 모든 표적세포를 죽여 버린다. 이들 세포가 죽으면서 독감 바이러스가 계속해서 감염할 표적물이 사라져서, 적응 면역체계가 개입하기 전에 내재적 면역반응이 인체에서 거의 모든 독감 바이러스를 깨끗하게 청소해버릴 시간을 갖게 된다.

긴 잠복기를 가진 코로나 19, 표적세포 사라지기 전 적응 면역반응 개입
그러나 폐를 포함한 호흡기계 전체의 표면 세포들을 표적으로 삼는 코로나 19는 평균적인 잠복기가 6일로 감염증이 훨씬 더 느리게 진행한다. 수학적 모델은 적응 면역반응이 표적세포들이 모두 사라지기 전에 개입해서, 감염증이 느리게 진행하도록 만들어 대부분의 바이러스를 신속하게 죽이는 내재적 면역반응을 방해하는 듯한 것을 시사한다.

이번 논문의 공동 교신저자로 서던 캘리포니아 대학교 의과대학 분자 미생물학 및 면역학과의 부교수인 웨이밍 유안은 이렇게 설명했다. “위험은 감염증이 계속 진행하면서, 이 감염증이 여러 단계를 거치게 되는 적응 면역반응을 한꺼번에 모두 동원하게 되는 것이다. 바이러스 활동의 기간이 긴 것이 사이토카인 폭풍이라는 면역체계의 과잉반응을 유발할 수가 있다. 사이토카인 폭풍은 건강한 세포들을 죽여서 조직에 손상을 유발한다.”

또 어떤 코로나 19 환자들은 상태가 개선하는 듯하다가 결국은 훨씬 더 악화하는데 내재적 면역반응과 적응 면역반응의 상호작용이 왜 그런 2차례 파동이 생기는지 그 이유를 설명해줄 수 있을지도 모른다.

코로나 19 감염 초기 면역억제 약물 단기간 투여로 효과
겸임 연구원으로 이번 연구의 주저자인 신 두는 다음과 같이 말했다. “어떤 코로나 19 환자들은 증상이 겉으로는 완화가 되다가 다시 병이 재발하는 것을 겪을 수도 있다. 이는 적응 면역반응과 내재적 면역반응이 결합된 복합적 영향으로 바이러스가 일시적으로 감소했기 때문에 그럴 수가 있다. 그러나 만약 바이러스가 완전히 제거되지 않았고 표적세포들이 재생하면 바이러스가 다시 뿌리를 내려 또 다시 최고도에 다다를 수가 있다.”

가장 도발적인 연구 결과는 이런 2가지 면역반응의 상호작용을 방지하기 위해 내놓은 치료의 유형이다. 신 두는 이렇게 설명했다. “수학적 모델의 결과에 근거해서, 우리는 코로나 19 감염 과정 초기에 적당한 면역억제 약물을 단기간 투여하는 치료 방법이 환자의 결과를 개선시키는 듯하다는 직관에 반하는 아이디어를 내놓았다. 적당한 억제제를 사용하면 적응 면역반응을 지연시켜 적응 면역반응이 내재적 면역반응을 방해하지 못하도록 해서 내재적 면역반응이 바이러스와 감염된 세포들을 더 빨리 제거하도록 할 수 있도록 만들 수 있는 듯하다.”

코로나 19 환자에 대한 최근의 연구와 2003년도의 사스 환자에 대한 연구를 포함해서 중국에서 실시한 소규모 연구들은 코티코스테로이드 같은 면역억제제를 투여받은 환자들이 그렇지 않은 환자들보다 결과가 더 좋은 것을 보여준다.

연구진은 다음 단계에서 할 수 있는 것은 코로나 19 환자의 바이러스 수치와 여타 표지자들을 매일 측정해서 데이터가 수학적 모델이 옳은 것을 확인해주는지를 살펴보는 것일 수가 있다고 말했다. 초기에 면역을 억제하는 치료의 효과를 입증하기 위해서는 동물 모델에 대한 실험을 포함해서 더 많은 전임상 연구들도 필요할 것이다.

참조:
S. Q. Du & W. Yuan "Mathematical Modeling of Interaction Between Innate and Adaptive Immune Responses in COVID-19 and Implications for Viral Pathogenesis" J Med Virol. 2020 May 1;10.1002/jmv.25866. doi: 10.1002/jmv.25866.