광주과학기술원 의생명공학과 오창명 교수 연구팀이 미국 로스웰 파크 종합 암센터(Roswell Park Comprehensive Cancer Center) 등 국내외 연구팀과 함께 코로나19 후유증에 따른 폐섬유증을 유발하는 폐 대식세포 분석을 통해 기존 약물 치료 방법이 유효함을 밝혀냈다고 전했다.

코로나19 후유증으로 발생할 수 있는 폐섬유증은 특발성 폐섬유증 등 일반적인 폐섬유증과는 기전이 달라 기존 약물 치료 방법의 약효가 동일하게 나타나는지 확인할 필요가 있었다.

연구팀은 중증 코로나19 환자와 특발성 폐섬유증(IPF) 환자의 폐 단일 세포 전사체 데이터 분석(폐 대식세포와 그 유전자군)을 통해 폐 대식세포 분포의 의미 있는 변화를 관찰했다.

연구팀은 중증 코로나19와 특발성 폐섬유증 환자의 경우, 폐 대식세포의 개수가 감소하고 단핵구 유래 대식세포는 증가했음을 확인했다.

또한 폐 대식세포의 유전자 발현 분석을 통해 폐 대식세포의 대사시스템의 변화(지질대사 및 포도당 대사의 증가), 면역 반응의 변화 및 리소좀 관련 유전자들의 증가된 발현이 폐 섬유화증의 유발과 관련이 있음을 밝혀냈다.

연구팀은 폐섬유증 유도 마우스 모델에 항섬유화 약물을 처리한 전사체 데이터 분석을 활용, 유전자 발현 패턴을 분석해 폐 대식세포 내 항섬유화 약물에 잠재적인 반응성을 평가했다.

연구팀은 단백질(TGFβ-1)을 활용해 폐섬유증을 유도한 마우스 모델에 3가지 항섬유화 약물(닌테다닙, 피르페리돈, 소라페닙)을 주입한 후 72시간이 지나 획득한 전사체 데이터와 중증 코로나19 및 특발성 폐섬유증 환자의 전사체 데이터를 비교 분석했다.

그 결과, 특발성 폐섬유증에 사용되고 있는 항섬유화 약물이 코로나19로 인한 폐섬유증에도 효과적인 치료법이 될 수 있음을 규명했다.

또한 단백질간 상호작용 데이터베이스를 활용하여 대식세포 내의 폐섬유화와 연관 있는 유전자들의 상호작용 네트워크를 구성하고, 이를 기반으로 해당 유전자들의 상위 조절자 역할인 GRN 유전자를 새로운 치료 타겟으로 제시하였다.

오창명 교수는 “이번 연구는 코로나19 후유증으로 사회적인 문제가 되고 있는 폐섬유증을 치료하기 위해 기존의 항섬유화 약물의 유효성을 확인함과 동시에 새로운 치료 타겟을 제시했다”며 “폐섬유화의 새로운 치료제 개발에 속도를 낼 것으로 기대하며, 후속 연구를 통해 상위 조절자로 예측되는 GRN이 대사시스템 및 면역 반응에 어떻게 관여하는지 확인해 볼 예정”이라고 말했다.

과학기술원 공동연구프로젝트, 한국연구재단 우수신진연구사업 및 GIST 생명의과학융합연구소의 지원을 받아 수행한 이번 연구결과는 바이러스 분야 국제학술지 ‘Journal of Medical Virology’에 게재됐다.