[문지숙 교수의 헬시에이징] 코로나 백신 개발 ‘줄기세포ㆍ엑소좀’에 희망을 걸다

차의과학대 바이오공학과 교수

게티이미지뱅크

중국 우한에서 지난해 말 시작된 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19ㆍSARS-CoV-2)이 팬데믹 현상을 보이면서 공포에 떨게 하고 있다. 이런 가운데 지난 17일 세계적인 의학저널 뉴잉글랜드저널오브메디슨(NEJM)은 코로나19가 중증급성호흡기증후군(사스ㆍSARSㆍSARS-CoV-1)과 달리 어떻게 팬데믹을 유발했는지 알 수 있는 단초를 제공하는 논문을 실었다.

논문은 코로나19와 사스가 에어로졸 감염 가능성과 표면 안정성을 비교 분석한 결과다. 에어로졸은 지름 0.001~100㎛(마이크로미터ㆍ100만분의 1m)인 미세한 고체나 액체 방울이 기체에 떠다니는 것인데, 보통은 5㎛ 이하 크기의 작은 침방울을 말한다.

논문은 코로나19 감염 환자 가운데 증상이 나타나지 않은 사람의 바이러스를 다른 사람들에게 감염시킨 것이 팬데믹 유발의 원인으로 보고 있다. 특히 코로나19 바이러스는 에어로졸 상태에서는 몇 시간, 여러 물체의 표면에서 최대 며칠까지 감염력이 유지되기 때문에 공기 및 비생물체 접촉 매개물(fomite)에 의한 전파 가능성이 높고 감염력도 커졌다는 분석이다. 특히 무증상 감염자로 인해 코로나19의 감염ㆍ전파력이 더욱 커지고 오래 지속됐을 가능성이 높아 공포심을 일으키고 있다.

그동안 코로나19 바이러스는 에어로졸과 물체의 표면 접촉으로 인한 감염 위험성은 낮은 것으로 알려져 있었다. 특히 무증상 환자에 의한 감염력도 낮을 것이라는 예상이 있었는데 이번 논문의 결론은 이와 전혀 다르기 때문이다. 게다가 코로나19 변종이 40여가지나 된다는 연구 결과도 나오면서 코로나19 예방과 치료법을 개발하는 연구자들에게 큰 고민거리를 던져 주었다.

코로나19를 예방하는 백신이나 치료제는 아직까지 개발되지 않았다. 이 때문에 현재 중증 코로나19를 치료하는 데 대증요법과 유지요법 등이 권장되고 있다. 하지만 당뇨병ㆍ심장질환처럼 이환율(병이 걸리는 비율)이 높은 병에 시달리고 있거나 고령인 환자는 이 같은 대증ㆍ유지요법으로는 치명률이 10%를 넘을 정도로 치료 효과가 별로 없는 것으로 드러나고 있다.

따라서 급성호흡기 장애를 유발하는 코로나19 감염 환자를 제대로 치료하기 위한 효과적이고 안전한 치료법 개발을 서둘러야 한다. 특히 코로나19는 RNA 바이러스여서 돌연변이가 빈번하므로 돌연변이 바이러스를 예방하는 백신이나 치료제 개발은 어느 때보다 시급하다.

코로나19 치료제 개발을 위한 다양한 연구 가운데 인간 골수 및 태반, 탯줄에서 뽑은 중간엽 줄기세포(MSC)와 이들의 엑소좀(MSCs-Exo)이 눈길을 끌고 있다.

다양한 실험을 통해 중간엽 줄기세포나 이들의 엑소좀이 서로 다른 유형의 폐렴뿐만 아니라 폐의 병리학적 손상을 상당히 호전시켰고, 대식세포의 식균 작용을 활성화하고 바이러스 사멸까지 유도했다는 연구 결과가 나왔기 때문이다. 특히 엑소좀은 줄기세포가 가진 재생 효과 인자를 포함하고 있어 폐렴 치료 등에 있어서 중간엽 줄기세포와 비슷한 치료 메커니즘을 발휘하지만 훨씬 안전한 것으로 평가받고 있다.

엑소좀을 급성호흡곤란증후군과 패혈성쇼크(수분을 적절히 공급했음에도 불구하고 심각한 저혈압과 관련된 패혈증) 환자에게 투여한 결과, 안전하고 효과가 뛰어나다는 연구 결과가 나왔다. 중간엽 줄기세포를 정맥 안에 투여하면 혈액에 응집 문제를 일으킬 수 있지만 엑소좀은 크기가 200㎚(나노미터ㆍ10억분의 1m) 이하로 아주 미세해 이런 문제가 생기지 않기에 줄기세포보다 안전하다. 엑소좀은 또한 줄기세포보다 안정적인 데다 보관이 쉽고 악성이나 유해한 세포로 바뀌지 않고 면역 원성 반응을 일으킬 가능성도 낮아 바이러스에 감염되지도 않는다.

코로나19 바이러스 진단은 5분 이내 가능할 정도로 급속히 발전하고 있지만 백신과 치료제 개발은 아직 요원하다. 중간엽 줄기세포와 엑소좀으로 백신과 치료제가 개발되길 기대하는 것이 과한 욕심일까.

문지숙 차의과학대 바이오공학과 교수