아미노산 결합체 ‘아펠린’, 코로나19 면역·치료 가능성 확인

GIST 오창명 교수팀 “코로나19 감염 억제…조직 손상 줄여”
“동물 대상 전임상시험 성공시 새 코로나19 치료법으로 주목”

아펠린13의 코로나19 치료 가능성 연구. 광주과학기술원 제공

아미노산 결합체인 ‘아펠린(Apelin)’이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 감염을 억제하고 감염으로 인한 조직 손상을 줄일 수 있는 효과적인 치료제로 사용될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 

향후 실험용 쥐 등 동물을 대상으로 한 전임상시험을 성공적으로 마친다면 새로운 코로나19 치료 방법으로 주목받을 것이라고 연구팀은 기대했다. 

광주과학기술원(GIST) 의학생명공학과 오창명 교수 연구팀은 코로나19 바이러스가 폐 세포 안으로 진입하기 위해 결합하는 체내 수용체를 펩타이드인 ‘아펠린13(Apelin-13)’이 분해할 수 있다는 것을 발견했다고 24일 밝혔다. 

코로나19 바이러스는 사스 바이러스와 마찬가지로 인체 내에 있는 단백질인 ‘안지오텐신 전환효소2(ACE2)’를 수용체로 이용해 폐 세포 내로 진입해 감염을 일으킨 것으로 파악됐다. 

아펠린은 심장·폐 및 기타 말초 기관의 다양한 생리적 과정에 관여하는 77개의 아미노산으로 이뤄져 있는 펩타이드로, 그중에서 피로글루탐산 형태의 ‘아펠린-13’이 ACE2와 결합해 분해한다고 알려져 있다. 

연구팀은 인간 폐 세포주를 실험에 사용해 폐 세포 내에서 아펠린-13이 ACE2에 직접 결합하고 있음을 확인했고, 실질적인 코로나19의 치료 타깃으로 아펠린의 역할을 실험하고, 공공 데이터를 활용한 실험을 통해 이를 증명했다. 

연구팀은 아펠린으로 면역과 염증 반응의 개선을 기대할 수 있으며, 바이러스의 양이 많아졌을 때 아펠린에 의한 보호 효과도 존재한다고 설명했다.

연구팀은 사스 바이러스의 스파이크를 삽입한 유사 바이러스(슈도 바이러스)에 인간 폐 세포주를 감염시키고, 아펠린을 0, 2, 5, 10µM(마이크로몰) 등 농도별로 주입한 뒤 스파이크 단백질의 발현량을 확인했다.

그 결과, 아펠린-13을 주입하지 않은 그룹보다 10µM을 주입한 세포주에서 스파이크 단백질이 80% 적게 발현된 것을 확인했다.

광주과학기술원(GIST) 노화 및 대사질환 연구실 단체사진. 광주과학기술원 제공

연구팀은 아펠린이 제거된 실험용 쥐의 폐 조직을 이용한 기존 연구의 공공 데이터를 활용해 추가적인 전사체 분석을 진행했다. 

그 결과, 아펠린이 제거된 그룹에서 폐 염증 및 발암의 매개체인 유전자들이 증가했다.

또한 실제 코로나19 바이러스 감염으로 인한 사망자의 폐 부검 데이터를 활용한 전사체 분석에서는 아펠린 발현량이 많은 그룹이 바이러스 감염과 관련된 면역반응 유전자들이 증가하는 것으로 나타났다.

사스 바이러스에 감염된 환자 24명(남 14·여 10)의 공공 데이터를 이용해 분석한 결과, 바이러스 양이 많은 환자 그룹에서 아펠린의 발현 수치가 약 1.5배 더 높았으며, 폐섬유증 형성과 관련한 유전자들의 발현이 줄어들었다.

이 같은 실험·분석 결과는 아펠린이 존재할 때에 면역과 염증 반응이 개선되는 것을 기대할 수 있으며, 바이러스의 양이 많아졌을 때 아펠린에 의한 보호 효과가 존재한다는 것을 의미한다.

오창명 교수는 “전사체 분석과 여러 실험 데이터를 통해 아펠린이 코로나19의 감염을 억제하고 감염으로 인한 조직 손상을 줄일 수 있는 효과적인 치료제로 사용될 수 있음을 확인했다”며 “현재 준비 중인 전임상시험을 성공적으로 마칠 경우 획기적인 코로나19 치료법이 될 것으로 기대한다”라고 말했다. 

이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘QJM: 국제 의학저널(An International Journal of Medicine)’에 지난달 6일 온라인판에 게재됐다. 

한편, 이번 연구는 과학기술원 공동연구프로젝트, 한국연구재단 우수신진연구사업 및 지스트 생명의과학융합연구소의 지원을 받아 수행됐다.

이승구 온라인 뉴스 기자 [e-mail]