Journal of Medical Virology

김항래 교수
(의과학과,교신저자)

신현무 교수
(의과학과,교신저자)

김익수 교수
(가천대학교 의과대학,제1저자)

강창경 교수
(서울대학교병원,제1저자)

이승재 연구원
(디앤에이링크,제1저자)

이창한 교수
(의과학과,제1저자)

COVID-19과 같은 팬데믹 상황에서, 바이러스 감염에 대한 초기 면역반응 중 특히 항원 특이적 T 및 B 세포의 반응은 질병 치료와 관리에 있어서 매우 중요한 과정이다. 이들 세포가 감염과 싸우는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌지만, 이들이 다양한 질병 심각도에 기여하는 구체적인 메커니즘은 아직 잘 이해되지 않고 있다. 대부분의 기존 연구는 다양한 정도의 중증도를 가진 환자의 T 및 B 세포의 클론 증폭 및 역할에 대한 심층 분석 없이 일반화된 면역반응에 중점을 두었다. 감염 시기에 따라 다양한 증상의 환자 샘플에서 단일 세포 다중오믹스 분석을 통해 항원 특이적 세포 추적을 수행한다면 질병의 구체적인 메커니즘을 밝힐 수 있다고 생각한다. 본 연구에서는 무증상부터 지연된 중증 사례에 이르기까지 다양한 범위의 코로나19 중증도에 걸쳐 환자의 복잡한 면역반응, 특히 클론 증폭 T 및 B 세포의 역할을 밝혔다. 이러한 심층 분석은 코로나19 및 잠재적으로 다른 전염병에 대한 보다 표적화되고 효과적인 치료법을 개발하는 데 중요할 것이다.

감염성 질환에서 항원 특이적 T 세포의 중요성에도 불구하고, 환자의 증상이 진행되는 동안 클론 증폭된 T 세포를 특정화하고 추적하는 것은 아직 불분명하다. 본 연구에서는 SARS-CoV-2 감염의 무증상, 경증, 보통 중증, 지연 중증 환자의 샘플에 대한 종단적, 심층적 단일세포 다중 분석을 수행했다.

T 세포 수용체(TCR) 클론형 추적 기술을 통해 항원 특이적 T 세포의 반응이 지연된 중증 환자에서 과잉되어 있거나 항원 반응에 적합하지 않은 클론형이 증폭되어 나타난다는 사실을 확인했다. T 세포의 발달단계를 단일세포 수준에서 재구성한 모델에서 항원 특이적 클론형을 가진 세포를 추적해 본 결과, 중증 환자의 클론형은 면역 반응에 필요한 활성 T 세포나 세포 독성 T 세포로 발달하지 못하는 세포에서 발견됨을 확인했다. 또한, 세포독성 T 세포에서 증가된 해당작용 및 인터루킨-6 신호전달은 일반적인 중증 환자에 비해 지연 중증 환자에서, 특히 감염의 중기 및 후기 단계에서 현저하게 구별되었다.

B 세포 수용체 클론형 추적 연구를 통해서는, 중증 환자의 경우 항원 적합성 항체를 생산하기 위한 체세포 돌연변이가 매우 적게 발견되었다. 결과적으로, 단일 세포 TCR 클론형 추적 방법을 통해 면역학적 특징 차이의 구분으로 환자 중증도를 구별할 수 있으며, 시간에 따른 면역 반응의 역학을 분석함으로써 감염성 질환의 중증도 차이를 더 잘 이해하고 환자 관리 방법을 개선할 수 있다.

본 연구는 JCR 기준 바이러스 분야 36개 저널 중 2번째로 높은 인용지수(IF) 12.7의 최상위권 저널 Journal of Medical Virology 지에 게재되었으며, 최근 BRIC의 한빛사 논문으로 소개되었다. 이 연구는 한국연구재단 바이오·의료기술개발 연구 사업, 서울대학교 창의선도신진연구자지원사업으로 서울대병원의 지원을 받아서 수행되었다.

< 연구개략도 >

논문링크 : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jmv.29199