지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 생명과학부 박지환 교수 연구팀이 머신러닝 기술 및 최신 단일세포 분석 기술을 이용하여 코로나19 완치자의 상당수에서 보고되고 있는 다양한 후유증의 원인을 밝혀냈다.
코로나19는 완치 후에도 수개월 동안 호흡곤란, 기침과 같은 호흡기계 증상뿐만 아니라 기억력 저하, 혈전, 가슴통증, 신장질환, 다기관염증증후군 등 다양한 후유증을 일으키는 것으로 보고되고 있다.
▲ 왼쪽부터)안현수 학생, 박지환 교수 (사진출처=GIST)
연구팀은 바이러스 단백질과 구조적으로 유사한 인체 내 단백질을 예측할 수 있는 기술 개발을 통해 자가항체가 폐, 신장 등의 조직에서 자가면역반응을 일으켜 후유증을 야기할 수 있다고 밝혔다.
최근 미국 워싱턴대학에서 코로나19 후유증은 혈액 내 자가항체의 양과 밀접한 관련이 있다고 보고하였으며, 국내 연구진은 이러한 자가항체의 종류와 생성 기작을 밝혀 치료제 개발 가능성을 제시한 것이다.
이번 연구에서는 오미크론 변이를 포함한 모든 코로나19 바이러스 변이의 단백질과 수 만개의 인간 단백질을 머신러닝 기술을 통해 3차원 구조상에서 비교했다. 그 결과, 자가면역반응을 일으킬 수 있는 후보 단백질들을 발굴하였고 실제로 이러한 단백질들이 코로나19 환자의 폐조직에서 크게 증가한 것을 관찰했다.
▲ 연구를 통해 예측한 코로나19 후유증 유발 단백질의 구조 및 폐조직에서의 발현 패턴 (사진출처=GIST)
박지환 교수는 “그동안 임상적인 관찰로만 코로나19의 후유증의 원인으로 자가면역반응이 제시되었지만, 이번 연구로 실제 자가면역반응을 일으킬 수 있는 후보 단백질을 발굴하고 후유증과의 인과관계를 제시했다는 데 의의가 있다”면서 “코로나19 후유증 치료제의 개발뿐만 아니라 향후 다른 바이러스의 백신 개발에도 활용될 수 있다”고 밝혔다.
제1저자인 안현수 학생은 “이러한 분석 기법을 통해 전신 홍반 낭창(루푸스)과 같은 다른 자가면역 질환의 원인도 밝혀내고 싶다”며 포부를 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단과 지스트 항바이러스센터, 세포기계생물학 연구센터의 지원을 받아 수행되었으며, 국제 저명학술지인 ‘Briefings in Bioinformatics’에 2022년 2월 28일 게재되었다.
글. 김효정 기자 needhj@naver.com | 사진 및 자료출처=광주과학기술원(GIST)