코로나19 회복 후, 장기간 유지되는 기억 T세포 규명
KAIST는 의과학대학원 신의철 교수 연구팀이 고려대 안산병원 최원석 교수, 충북대병원 정혜원 교수와의 공동연구를 통해 코로나19 회복자들에서 기억 T세포가 10개월 동안 잘 유지되며, 특히 줄기세포 유사 기억세포가 효율적으로 잘 발생함을 규명했다고 7일 밝혔다. 이는 중증 코로나19에 대해 방어를 하는 기억 T세포가 장기간 유지될 것을 제시하는 연구 결과다.
코로나19에 한 번 걸렸다 회복되면 이에 대항하는 방어면역이 형성된다. 그리고 이러한 방어면역의 양대 축으로 중화항체와 기억 T세포가 존재함이 알려져 왔다. 하지만 코로나19 바이러스에 대한 중화항체는 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 알려져, 최근에는 기억 T세포에 관한 관심이 증대되고 있다.
기억 T세포는 코로나19 감염 자체를 예방하지는 못하지만, 중증 코로나19로의 진행을 막는 것으로 알려진 중요한 면역세포다. 하지만, 코로나19 회복자에서 기억 T세포가 얼마나 오래 유지될 수 있는지, 그리고 그 기능도 오랜 기간 잘 유지되는지는 명확히 알려진 바가 없었다.
이번 연구에서 KAIST-고려대안산병원-충북대병원 공동연구팀은 한국인 코로나19 회복자들을 대상으로 10개월 동안 추적 연구를 수행해, 코로나19 바이러스에 대항하는 기억 T세포가 어떤 특성을 보이는지, 그리고 얼마나 오랫동안 유지되는지 등 지금까지 명확히 알려지지 않았던 질문들에 대한 답을 구했다. 특히 이번 연구에서는 최첨단 면역학 연구기법을 활용해, 기억 T세포의 장기 유지에 중요한 줄기세포 유사 기억 T세포의 발생을 분석하고, 한 번에 여러 가지 기능을 나타내는 다기능성 기억 T세포의 존재를 분석했다.
공동연구팀은 코로나19 회복 직후부터 나타나는 기억 T세포가 10개월의 추적관찰 동안 잘 유지됨을 밝혔다. 특히 이러한 기억 T세포 유지는 애초에 걸렸던 코로나19의 경증/중증 여부와는 상관없이 대부분의 회복자들에게서 잘 나타남을 확인했다. 그리고 10개월이 지난 후에도 다시 코로나19 바이러스 항원을 만나면 기억 T세포는 증식을 활발히 하며 한 번에 여러 가지 기능을 수행하는 다기능성을 잘 나타냄도 확인했다. 이러한 결과는 회복자가 코로나19 바이러스에 다시 노출됐을 때 기억 T세포들의 방어면역 기능이 잘 나타날 것임을 시사하는 결과다.
특히, 코로나19 회복자들에서 줄기세포 유사 기억 T세포가 잘 발생함을 규명했다. 줄기세포 유사 기억 T세포는 장기간에 걸쳐 기억 T세포들의 숫자를 유지해주는 재생기능을 가진 세포로서, 이번 연구 결과는 코로나19 회복자들의 기억 T세포가 상당히 오랜 기간 동안 잘 유지될 것임을 기대하게 하는 연구 결과다. 특히 이번 연구는 코로나19 회복 후 세계 처음으로 줄기세포 유사 기억 T세포의 발생을 보고한 것으로 세계 면역학계의 주목을 받고 있다.
삼성미래기술육성재단과 KAIST의 지원을 받아 수행한 공동연구팀의 이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)誌 6월 30일 字에 게재됐다(논문명: SARS-CoV-2-specific T cell memory is sustained in COVID-19 convalescent patients for 10 months with successful development of stem cell-like memory T cells, https://www.nature.com/articles/s41467-021-24377-1).
연구팀은 코로나19 회복자들의 장기 방어면역을 확인함과 동시에, 현재 사용되고 있는 상용화된 코로나19 백신들의 효능 평가와 추후 백신 개발의 핵심 목표 중 하나인 T세포 방어면역 장기 지속성에 대한 지표를 제시한 점에 관해 연구 의미를 부여했다.
공동연구팀은 현재 코로나19 백신을 접종받은 사람들의 기억 T세포 형성 및 기능 특성을 규명함과 동시에 코로나19 회복자들의 기억 T세포와의 비교를 통해 백신의 면역학적 효과를 파악하는 후속 연구를 진행하고 있다.
이번 연구의 제1 저자인 정재형 KAIST 박사과정 연구원과 나민석 박사후 연구원(現 연세의대 임상강사)은 "코로나19로부터 회복 후 최대 10개월까지도 기억 T세포 면역반응이 유지됨을 확인했다ˮ며 "이러한 방어면역 지속성에 중요한 역할을 할 것으로 예측되는 줄기세포 유사 기억 T세포의 특성 및 기능 규명을 통해 재감염의 이해 및 코로나19 백신에 의한 기억 T세포 평가의 중요 지표를 마련했다ˮ고 설명했다.
KAIST 신의철 교수는 "이번 연구는 코로나19 회복자의 기억 T세포 기능 및 특성을 세계에서 최장기간 연구한 결과로서 시간에 따른 방어면역 분석을 통해 향후 최적화된 차세대 백신 개발 전략을 설계할 수 있는 토대를 마련했다는 점에서 의미가 있는 연구ˮ라고 말했다.
□ 연구개요
KAIST 의과학대학원 면역학 연구팀은 고려대 안산병원 감염내과, 충북대병원 감염내과 임상 연구팀과의 협동 중개 연구(translational research)를 통하여 코로나19 회복 후 최대 10개월 이상 코로나19-특이 기억 T세포 면역반응의 특성 및 기능을 연구하였다.
코로나19 회복자의 기억 T세포의 특성 및 기능을 규명하기 위해, 건강인, 경증 코로나19, 중증 코로나19 회복자의 말초혈액 유래 면역세포를 면역학 최신기법을 통해 확인하였다. 그 결과, 회복 후 10개월까지 기억 T세포가 잘 유지되며 인터페론 감마와 같은 항바이러스 사이토카인을 정상적으로 분비하는 것을 확인했다. 연구팀은 기억 T세포의 분화 과정을 상세히 규명하여 코로나19 중증도와 상관없이 기억 T세포가 잘 생성됨을 확인하였다.
기억 T세포는 체내에 장기간 존재하며 바이러스 재감염시 즉각적으로 반응하여 중증 바이러스 질환을 막아주는 방어면역 반응을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이번 연구를 통해 공동연구팀은 이러한 장기 면역반응에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려진 자기재생능력과 분열능을 지닌 줄기세포 유사 기억 T세포가 10개월까지 존재함을 확인함으로써 면역반응 유지와 코로나19 재감염 방어 기전의 이해에 대한 단서를 제공했다.
이번 연구는 코로나19 바이러스 감염에 대항하는 인간 T세포의 특성 및 기능을 직접적으로 규명한 것으로서, 코로나19 면역반응의 이해와 차세대 백신 개발에 직결되는 연구이다. 공동연구팀은 후속 연구를 진행 중으로, 코로나19 백신을 접종받은 사람들의 말초혈액에 존재하는 기억 T세포의 분화 과정 및 특성 연구와 더불어 항바이러스 기능을 평가하고 있다. 그리고 백신이 아닌 감염으로 인해 유발되는 면역반응과의 비교를 통해 기억 T세포에 대한 근본적인 이해를 도모하고 있다.
10개월 동안 수집한 코로나19 회복자의 말초혈액으로부터 면역세포를 분리하여 기억 T세포의 기능 및 특성을 세포 활성화, 분화 및 항바이러스 사이토카인 분비능 등의 다양한 측면에서 측정하였고 이를 통해 전체적인 T세포 면역을 평가하였다.
그 결과, 코로나19 급성기에 가장 높았던 T세포 면역반응은 회복기에 진입하면서 점차 감소하기는 하였지만 10개월까지 꾸준히 유지되었다. 또한 급성기에 발생한 줄기세포 유사 기억 T세포가 회복기에 장기간 존재함을 확인하여 기억 T세포가 오랜 기간 지속될 것임을 예상할 수 있는 결과를 얻었다. 반면 항체는 추적관찰 기간 동안 지속적으로 감소하여 장기간 유지되지 못하였다.
이번 연구는, 현재까지 수행된 코로나19 회복자 면역반응 추적관찰 연구들 중 가장 정교한 연구이자 가장 장기 기간 동안 추적관찰한 연구로 평가받고 있다. 해당 연구 결과는 향후 코로나19 백신에 의해 유발된 기억 T세포 특성 규명 및 기억 T세포의 장기 지속성을 평가하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대받고 있다.
의학약학 KAIST (2021-07-07)
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