신종 코로나 바이러스 감염증(COVID-19) 원인 바이러스 ‘SARS-CoV-2’ 감염은 여러 장기에 영향을 미칠 수 있다.

독일 신경퇴행성질환센터(DZNE)와 미국 코넬 대학(Cornell University)의 연구자들은 감염에 중요한 세포 요인을 조사했다. 이를 위해 광범위한 인간 조직에서 28개의 특정 유전자의 활성을 분석했다. 인체 전반에 걸쳐 잠재적으로 질병과 관련된 요인의 지도를 제공하는 그들의 발견은 학술저널 셀 리포트(Cell Reports)에 게재됐다.

공동 연구팀은 바이러스가 인간 세포에 들어가거나 감염에 중요할 수 있는 28개 인간 유전자, 각각의 세포 인자를 식별하는 것으로 시작했다. 세포 표면의 수용체 외에도 병원체가 세포 내에서 증식하기 위해 필요로 하는 단백질이 포함됐다. 연구된 요인 목록에는 병원균이 세포로 침투하는 것을 차단하는 효소가 포함됐다. 요약하면 28개의 분석된 세포 특징은 “SARS-CoV-2 및 코로나 바이러스 관련 수용체 및 인자(SARS-CoV-2 and coronavirus associated receptors and factors, SCARFs)라고 불린다.

DZNE 튀빙겐(Tuebingen) 데이터 과학자 비카스 반젤(Vikas Bansal) 박사는 “이 바이러스는 인간 세포 표면에서 발생하는 소위 ACE2 수용체를 오용하여 세포를 도킹하고 침투하는 것으로 알려져 있다. 따라서 이 수용체 및 이와 관련된 다른 요인에 많은 주의를 기울인다. 그들은 치료의 잠재적 출발점”이라고 말했다.

발현 패턴

연구진은 과학 데이터베이스의 정보를 사용하여 다양한 유형의 조직에서 추출한 약 40만개의 인간 세포에서 “발현 패턴”이라고도 하는 유전자 활동을 분석했다. 여기에는 코 점막, 폐, 장, 신장, 심장, 뇌 및 생식 기관이 포함된다. 분석은 단일 세포 수준에서 정교한 생물 정보학 방법을 사용하여 수행됐다.

이를 통해 SCARF가 발현되는 세포와 주어진 조직 내에서 이러한 인자를 발현하는 세포의 비율을 조사할 수 있었다. 결과는 감염 과정에서 발현 패턴이 변할 수 있고 그러한 활동 프로파일이 세포 수용체와 같은 단백질의 풍부함을 직접적으로 반영하지 않는다는 사실에 의해 확실히 제한됐다. 그러나 표현 패턴은 좋은 지표다.

주요 경로

SARS-CoV-2가 특히 호흡기를 공격한다는 알려진 사실에 따라, 발현 패턴은 코 점막을 “전장”으로 식별한다. 따라서, 코 점막의 세포는 ACE2 수용체와 같은 감염을 촉진하는 인자와 IFITM3 및 LY6E와 같은 바이러스 침입을 억제하는 인자를 모두 포함한다.

연구 데이터는 인간 비강 조직에서 진입 인자의 발현 수준이 나이에 따라 변한다는 것을 시사했다. 이것이 노인들이 SARS-CoV-2 감염에 더 취약한 이유일 수 있다. 현재 연구에 따르면 장, 신장, 고환 및 태반은 잠재적 핫스팟이다. 즉, 이러한 영역은 ACE2와 함께 바이러스 진입에 관여하는 효소 TMPRSS2와 ACE2의 유의한 공동 발현이 특징인 것으로 보인다.

반젤은“우리는 또한 ACE2 수용체의 대안으로서 SARS-CoV-2가 폐, 심장 및 중추 신경계에 들어가는 데 기여할 수 있는 여러 세포 요인을 확인할 수 있었다. SARS-CoV-2는 현재 신경 장애를 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다. 바이러스는 아직 뉴런에서 발견되지 않았지만, 신경계에는 뇌와 혈류 사이의 경계인 혈액-뇌 장벽의 조절에 관여하는 성상 세포 및 혈관 주위 세포와 같은 다른 세포가 포함된다. 연구에 따르면 이러한 세포는 감염되기 쉽다. 이것은 아마도 BSG라고 불리는 수용체를 포함할 수 있다”고 설명했다.

*“A single-cell RNA expression map of human coronavirus entry factors” by Manvendra Singh, Vikas Bansal and Cedric Feschotte, Accepted 31 August 2020, Cell Reports.
DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108175