박쥐 면역의 비밀 파헤치다

박쥐는 메르스(MERS) 및 사스(SARS) 관련 코로나바이러스, 마르부르크(Marburg) 및 니파(Nipah) 바이러스와 같은 고병원성 바이러스의 자연 숙주로 알려져 있습니다. 이러한 바이러스가 인간에게 유발하는 심각하고 종종 치명적인 질병과는 달리, 박쥐는 일반적으로 감염 후 바이러스 질환의 명백한 징후를 보이지 않습니다.

헬름홀츠 감염 연구 센터(HZI)의 과학 책임자인 막스 켈너(Max Kellner) 박사와 요제프 페닝거(Josef Penninger) 교수가 이끄는 국제 연구팀은 박쥐 점막 상피 조직의 세포적 항바이러스 방어 기전을 면밀히 연구할 수 있는 혁신적인 오가노이드 연구 플랫폼을 개발했습니다. 이 연구 결과는 Nature Immunology 에 게재되었으며, 바이러스성 질병에 대한 새로운 치료법 개발의 길을 열 것으로 기대됩니다.

박쥐 점막 표면에서 바이러스에 대한 선천 면역 방어 기전을 연구하기 위해 연구팀은 고병원성 마르부르크 바이러스를 비롯한 인간에게 위협이 되는 바이러스의 자연 숙주인 이집트과일박쥐( Rousettus aegyptiacus )의 호흡기 및 장 조직에서 오가노이드를 개발했습니다.

"박쥐는 독특한 생활 방식과 낮은 번식률 때문에 연구하기 어려운 동물입니다. 따라서 박쥐 점막 조직에서 오가노이드를 개발했습니다. 이 상피 세포 모델은 배양 과정에서 잘 증식하고 초기 바이러스 노출을 모방하기 때문입니다. 점막 표면은 많은 바이러스가 체내로 침입하는 진입점 역할을 하며 감염에 대한 항바이러스 반응을 조절합니다."라고 2025년 4월 바이러스-숙주 공진화 연구를 위해 HZI에 주니어 연구 그룹 리더로 합류한 맥스 켈너는 설명했습니다.

이집트과일박쥐는 고병원성 마르부르크 바이러스의 자연 숙주로, 이 바이러스는 인간에게 심각한 출혈열을 유발하여 감염자의 30~90%가 사망에 이릅니다. 더욱이, 현재까지 마르부르크 바이러스 감염증에 대한 승인된 항바이러스 치료법이나 백신은 없습니다.

스톡홀름 카롤린스카 연구소의 알리 미라지미 교수 연구팀과 긴밀히 협력하여, 연구진은 고도 보안 생물안전등급 4(S4) 실험실에서 박쥐 오가노이드와 인간 기도 오가노이드 모두에 마르부르크 바이러스를 성공적으로 감염시켰습니다. 인간 모델과 비교했을 때, 박쥐 오가노이드는 감염 전부터도 상당히 높은 기저 항바이러스 면역 활성을 나타냈습니다.

"오가노이드에 대한 실험 결과, 이집트 과일박쥐의 상피세포는 인간의 상피세포보다 훨씬 강력한 기본 항바이러스 방어력과 바이러스 감염에 대한 선천 면역 반응 유도 능력, 특히 인터페론 시스템을 통한 선천 면역 반응을 향상시키는 것으로 나타났습니다."라고 맥스 켈너는 설명합니다.

"인터페론은 선천 면역 체계의 핵심 구성 요소이며, 세포 내 수백 개의 항바이러스 유전자를 활성화하여 바이러스 감염을 퇴치합니다. 이를 통해 박쥐는 감염된 점막 조직에서 바이러스 복제를 초기에 제어할 수 있는 반면, 인간 세포는 감염 초기 단계에서 마르부르크 바이러스를 인식하는 능력이 떨어져 통제되지 않는 복제와 전신 확산이 가능합니다."

특히, III형 인터페론은 이집트과일박쥐의 점막 항바이러스 면역에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 다양한 인수공통감염 바이러스에 감염된 박쥐 오가노이드는 이러한 인터페론을 매우 강력하게 생성했습니다. 추가적인 III형 인터페론 자극 실험과 CRISPR/Cas9를 이용한 인터페론 시스템의 표적 녹아웃과 같은 유전자 변형을 통해 이러한 인터페론의 강력한 항바이러스 활성이 확인되었습니다.

또한, 연구진은 III형 인터페론 발현의 자가 증폭 유전자 조절 메커니즘을 발견했는데, 이는 바이러스에 대한 장기적인 방어 효과를 제공합니다. 요제프 페닝거는 "이 연구 결과는 박쥐가 다양한 선천적 면역 과정의 조합을 통해 통제되지 않는 바이러스 복제를 효과적으로 예방하여 바이러스성 질병을 예방할 수 있음을 시사합니다."라고 말했습니다. "항바이러스 치료법 개발과 미래의 팬데믹 대응을 위해서는 고병원성 바이러스에 대한 박쥐의 회복력 메커니즘과 면역 체계의 진화적 적응을 이해하는 것이 필수적입니다."

박쥐 점막 조직의 항바이러스 메커니즘에 대한 새로운 통찰력 외에도, 박쥐 오가노이드는 유전적 및 분자적 수준에서 박쥐의 복잡한 생물학을 더욱 정밀하게 연구할 수 있는 혁신적인 플랫폼을 제공할 것입니다.

연구팀은 이제 복잡성 측면에서 오가노이드 모델을 더욱 발전시켜 과학계에 공개할 계획입니다. 요제프 페닝거는 "민주화라는 정신에 따라 모든 연구자들이 우리의 연구 결과와 새롭게 개발된 플랫폼을 이용할 수 있도록 하는 것이 특히 중요합니다."라고 말했습니다.

"함께 협력해야만 박쥐와 같은 동물에서 진화가 형성해 온 복잡한 메커니즘을 이해하고, 이를 바탕으로 바이러스성 질병을 퇴치하고 치료하는 새로운 접근법을 개발할 수 있습니다."

오가노이드 생성을 위한 조직 샘플은 그라이프스발트에 위치한 프리드리히-뢰플러 연구소(FLI)의 이집트과일박쥐 번식 군집에서 채취했습니다. 대부분의 연구는 빈 의과대학과 빈 바이오센터에 위치한 오스트리아 과학 아카데미(IMBA) 분자생명공학연구소에서 HZI와 협력하여 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250521124752.htm