코로나19 바이러스가 인체 내에서 빠르게 대량 증식하는 원리를 국내 연구진이 밝혀냈다. 한국화학연구원은 김성준 박사 연구팀이 코로나19 바이러스가 빠른 증식을 일으키는 원인으로 에너지를 만들어내는 세포 소기관인 '미토콘드리아'와 '상피세포 성장인자 수용체(EGFR)'의 기능 변형을 지목했다고 3일 밝혔다.

코로나바이러스로 인한 감염병은 2003년 사스(SARS), 2015년 메르스(MERS), 2019년 신종 코로나바이러스 감염병(코로나19) 등으로 지속해 발생하고 있다. 감염병 발생 주기가 점점 짧아지고 있어 미래 새로운 감염병에 신속하게 대응해야 할 필요성이 커지고 있다.

그동안 코로나19의 인체 침투 원리나 백신 개발 등에 대한 연구는 있었지만, 인체에 감염된 뒤 짧은 시간 내에 대량 복제가 일어나는 원동력에 대해서는 알려지지 않았다. 연구팀은 통상적으로 바이러스가 숙주 세포에 진입하면 미토콘드리아 막전위(세포막의 전위차)가 감소하게 되는데, 코로나19의 경우 오히려 막전위가 상승했음에 주목했다.

미토콘드리아는 막전위가 높을수록 ATP(세포 에너지) 생성이 활발해지게 된다. 코로나19 바이러스가 우리 몸 속 세포에 침입한 뒤 세포 속 미토콘드리아의 구조와 기능을 바꿔 바이러스 복제에 필요한 에너지를 비정상적으로 많이 만들어낸다는 사실을 확인했다.

또 코로나19 바이러스가 세포 바깥의 성장·분화 신호를 세포 안으로 전달하는 역할을 하는 EGFR 단백질의 변형을 유도, 바이러스 대량 증식 유지에 활용한다는 것을 밝혀냈다.

바이러스 감염에 의해 EGFR 신호 전달 체계가 활성화되면서 일부 변형된 EGFR의 위치가 미토콘드리아로 이동하게 된다. 이에 따라 코로나19 감염 시 바이러스 대량 복제가 일어나면서 주변에 전파될 확률이 높아진다. EGFR 표적 치료제를 활용하면 코로나19 치료에도 효과적일 수 있음을 시사한다.

연구팀이 미국 식품의약청(FDA)의 승인을 받은 EGFR 성장 신호 활성을 제어하는 12가지 약물을 활용해 실험한 결과 갑상샘암 치료제 '반데타닙'에서 뛰어난 코로나19 항바이러스 효능이 확인됐다.

코로나19에 감염된 실험 쥐에 반데타닙을 매일 25㎎/㎏을 투여한 결과 사흘 뒤 폐 세포에 남아있는 바이러스 RNA(리보핵산)가 10분의 1 수준으로 감소했다. 6일 뒤 폐 세포의 염증 상태를 관찰한 결과 코로나19 바이러스에 의한 폐 병변이 현저히 줄어든 모습이 확인됐다. 알파·델타·오미크론 등 다양한 코로나19 변종 바이러스에 대한 감염 실험에서도 우수한 항바이러스 효능을 보였다.

김성준 책임연구원은 "기존 승인된 치료제의 용도 변경을 통해 바이러스 감염병 억제 약물 재창출 가능성을 제시했다"며 "미래 감염병 대응에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 '신호 전달 및 표적 치료'(Signal Transduction & Targeted Therapy) 지난달 호에 실렸다.