미래창조과학부(최양희 장관)는 대전대학교(총장 임용철) 진미림 교수팀이 글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단(단장 김성훈, 이하 연구단)과 공동연구를 통해 우리 몸에서 병을 일으키는 감염원을 제거하는 초기 방어 시스템을 세계 최초로 규명하였다고 밝혔다. 이번 연구의 결과는 최고 권위 학술지인 네이처 마이크로바이올로지誌에 게재(온라인 : 10월 17일)되었다.

(논문명: Secreted Tryptophanyl-tRNA Synthetase as a Primary Defense System against Infection)

세계적으로 고령화 사회로 진입함에 따라 고령자 및 암, 당뇨병과 같은 만성 질환을 앓고 있는 면역 약화 상태의 환자는 사소한 세균, 곰팡이, 바이러스의 감염으로도 치명적인 패혈증을 유발할 수 있다.

                  살모넬라를 감염한 생쥐에 WRS를 주입하면 생쥐의 생존이 연장된다.

이러한 패혈증 감염 환자는 전세계적으로 2천만명 이상으로 추정되고 있고 그 수는 매년 증가하고 있으며 사망률은 30~70%에 이르지만 초기에 발생하는 면역반응에 대한 기작이 알려져 있지 않아 진단과 치료제 개발에 어려움이 있었다.

연구팀은 이번 연구를 통해 트립토판-tRNA 합성효소(tryptopha nyl-tRNA synthetase, 이하 WRS)라는 효소가 병원성 세균, 곰팡이, 바이러스 등에 감염 시 수 분 내에 단핵구(Monocyte)로부터 분비되어 감염원을 제거하는 작용을 세계 최초로 규명하였다.

현재까지 인체의 초기 면역반응인 선천면역반응(Innate Immune System)의 개시는 병원체(박테리아, 바이러스 등)에 존재하는 분자를 인간 백혈구에서 인식하여 이루어지는 것으로 이해되고 있었다.

연구팀은 살모넬라균에 감염된 생쥐에 WRS를 주입하면 백혈구 중 하나인 중성구(Neutrophil)가 유입되어 살모넬라가 제거되고, 생쥐의 생존 기간이 증가하며(그림 1), WRS를 제거하면 생쥐의 생존 기간이 단축되는 것을 확인할 수 있었다.

이번 연구는 백혈구 중 하나인 단핵구가 병원체를 만나게 되면 WRS를 분비해 병원체를 제거하는 대식세포(Macropharge)의 수용체와 결합하여 대식작용을 활성화하는 동시에 케모카인(Chemokine)이라는 백혈구 유도물질을 분비시켜 중성구 유입을 증가시킴으로써 감염원을 제거하는 반응을 규명한 것이다.(그림 2)

또한 연구팀은 이러한 반응이 감염원 침입 후 수 분내에 시작되어 선천면역반응 개시 이전에 작동하는 “초기 방어 시스템(Primary Defense System)”임을 규명하였다.

연구팀은 “이번 연구는 단백질 합성에 관여하는 WRS라는 효소가 병원체 감염 시 면역 시스템을 활성화하여 병원균을 제거하는 메커니즘을 밝혀낸 연구로서, 세계의 면역학자들이 찾고자 하였던 인간의 내인성 면역 활성인자를 우리 연구팀이 세계 최초로 밝혀 낸 것”이라고 설명하며, “WRS를 표적으로 한 패혈증 및 바이러스 등 난치성 감염질환의 진단 시장을 선점할 수 있을 뿐만 아니라 치료제 개발을 국내 연구진이 선도할 수 있는 기반을 마련하였다”고 밝혔다.

또한, 김성훈 연구단장은 “이 발견은 감염성 질환 진단 및 치료 시장에 획기적인 전환점을 마련한 연구이다”면서, “연구성과에 대해 특허 출원 등 지적재산권을 확보하고, 국내외 기업에 기술이전을 추진하여 전세계적으로 대표적인 고부가가치 분야로 꼽히는 패혈증 조기 진단법 및 치료제 개발을 추진할 계획이다”고 밝혔다.