By MAGGIE CHEN, WIRED US

인간의 콧속 끈적한 부분에는 미세한 털과 세포 주변에 끈적끈적한 점액이 있다. 코안 점액은 서서히 배출되며, 면역체계의 중요한 구성요소로 가득 차 있다. 매사추세츠 이비인후과의 전문의인 벤자민 블레이어(Benjamin Bleier) 박사는 “어찌 되었든 코 앞부분은 외부 세계와 가장 먼저 접촉하는 지점이다”라고 언급했다.

코의 중요한 점액은 일반 감기와 같은 바이러스를 퇴치하는 데 중요한 역할을 하는 나노 크기 지방질인 작은 외부 세포 밖 소포를 포함한다. 블레이어 박사는 노스이스턴대학교 화학 전문가인 만수르 아미지(Mansoor Amiji) 박사와 함께 알레르기 및 임상 면역학 저널(Journal of Allergy and Clinical Immunology)에 게재한 최신 연구 논문을 통해 바이러스 감염 도중 비강 세포가 병원체에 맞서 싸울 세포 밖 수포를 방출한다고 주장했다. 또, 기온이 낮을 때 소포가 제대로 방출되지 못하는 것이 다른 때보다 겨울에 감기를 포함한 각종 호흡기 질환 감염률이 더 높은 이유라는 중요한 사실도 발견했다.

아미지 박사는 세포 밖 수포가 인체 세포 속에 숨어있다고 말한다. 세포 밖 수포는 RNA나 세포 간 정보를 전달하는 다른 주요 세포를 포함하고, 표면에 분포된 수용기가 있다. 세포 밖 수포 자체의 종류는 제각각이다. 세포 밖 수포의 목적은 바이러스 전송 역할부터 신체 일부의 자동 면역 반응 등 다양하다. 아미지 박사는 이를 “다른 세포에 역할을 알려주기 위해 세포 방출 사실을 트윗으로 게재하는 것과 같다”라고 말했다.

블레이어 박사와 아미지 박사는 종종 악성 바이러스에 맞설 첫 번째 방어 체계를 대표한다는 점에서 비강 선에서 방출된 세포 밖 수포에 특히 집중했다. 세포 밖 수포는 분자를 가두어 두기도 하고 방출하기도 하는 방식으로 바이러스를 공격한다. 아미지 박사는 “세포 밖 수포는 세포에 숨어 있는 채로 점액 막으로 향하고, 조직 표면에서는 멀어진다. 바이러스에 감염되지 않도록 인체를 보호하기 위한 일이다”라고 말했다.

블레이어 박사와 아미지 박사는 최신 연구 도중 가장 먼저 상피세포가 바이러스와 같은 문제를 직면했을 때 발생하는 일을 연구하고자 했다. 실험용 접시에 비강 세포를 두고 일반 면역 수용기인 TLR3를 활성화한 물질을 추가했다. TLR3는 감기 원인이 되는 리노바이러스를 포함한 일부 바이러스에 대응하려 과도하게 경고 알림음과 같이 과도하게 통제된다.

블레이어 박사와 아미지 박사는 세포 밖 소포를 숨겨 바이러스 촉진에 반응하는 방식을 확인하려 세포가 스며들도록 한 수단을 수집하고는 원심분리기를 이용해 세포 밖 수포를 추출했다. 세포가 복제 바이러스를 직면하면, 세포에 숨은 세포 밖 수포가 급격히 증가한다. 아미지 박사는 “병원체를 해제하는 홍수와 같은 일종의 메커니즘을 형성하는 ‘군집 효과’를 발견했다”라고 설명했다.
 
다음 단계에서는 세포 밖 수포가 바이러스 감염을 멈추는 방식을 살펴보았다. 코로나바이러스 1종과 리노바이러스 2종에 노출된 인간 비강 세포와 함께 TLR3를 촉진한 세포 밖 수포를 배양했다. 세포 밖 수포를 세포에 추가하자 세포만 담은 실험용 접시보다 바이러스 mRNA 수용기가 대거 줄어들었다. 코로나바이러스의 바이러스 복제 빈도는 38%, 리노바이러스 2종의 복제 빈도는 각각 73%, 62% 줄어들었다. 면역 체계의 승리이다. 바이러스의 재생성 빈도가 줄어들수록 실제 세포 감염 확률이 줄어든다.

또, 블레이어 박사와 아미지 박사는 항바이러스 역량의 정확한 원인을 찾기 위해 바이러스가 있는 세포 밖 수포를 배양하고는 현미경으로 이미지를 촬영했다. 이후 바이러스가 세포 밖 수포 표면의 수용기에서 벗어나지 못한 것을 확인했다. 바이러스를 가두고는 세포를 감염할 수 없도록 생성하는 행위를 거쳤다. 다시 말해, 세포 밖 수포는 일종의 유인 역할을 한다는 의미이다. 블레이어 박사는 “세포 밖 수포의 같은 수용기는 세포에 있어, 대다수 바이러스는 세포 밖 수포에 묶인 채로 세포 감염이 시작되기 전 바이러스를 죽인다”라고 설명했다.

게다가 블레이어 박사와 아미지 박사는 마이크로RNA(작은 RNA 가닥) 포함량이 많은 촉진된 세포 밖 수포가 과거, 항바이러스 활동이라고 알려진 사실도 확인했다.

마지막으로 약간의 기온 변화가 숨겨진 세포 밖 수포 역량과 수 변화에 미치는 영향을 확인해보았다. 실험용 접시를 바탕으로 인간의 코를 모방할 때, 일부 환자의 비강에서 채취한 작은 점액 조직을 활용하여 조직을 세포배양에 적용했다. 그리고 기온을 37℃에서 32℃로 낮추고는 TLR3를 과도하게 통제하도록 조직에 자극을 주고는 숨겨진 세포 밖 수포를 수집했다.

이후 기온을 낮추었을 때, 조직이 세포 밖 수포를 줄일 능력이 42% 감소한 사실을 확인했다. 또, 바이러스를 묶고는 위험성을 무력화할 세포 밖 수포의 수용기가 77% 감소한 사실도 발견했다. 아미지 박사는 “15분간 온도를 5℃ 줄이기만 해도 극적인 차이가 발생한다”라고 말했다.

펜실베이니아대학교 이비인후과 전문의인 노암 코헨(Noam Cohen) 박사는 블레이어 박사와 아미지 박사의 연구가 추운 날씨에 바이러스가 확산되기 더 쉽다는 점을 밝혀냈다고 평가한다. (코헨 박사는 연구와 관련이 없지만, 블레이어 박사의 의과대학 시절 스승이다.) 코헨 박사는 “연구 논문은 매우 간단한 조건이더라도 바이러스의 행동이 크게 달라진다는 사실을 시사한다”라고 분석했다.

다트머스대학 미생물학 및 면역학 전문가인 제니퍼 봄버거(Jennifer Bomberger) 박사는 블레이어 박사와 아미지 박사의 연구에서 흥미로운 부분 중 한 부분으로 “세포 밖 수포가 단순히 면역을 학습하기만 하는 것이 아니라는 사실”을 입증한 것을 지목했다. 즉, 세포 밖 수포가 단순히 면역체계 지시를 옮기기만 하는 것이 아니라는 의미이다. 봄버거 박사는 “세포 밖 수포는 바이러스를 묶는 방식으로 실제 항바이러스 효과 일부를 어느 정도 옮긴다”라고 말했다. 다만, 단순히 바이러스를 모방하는 연구 방식을 활용하는 대신 실제 바이러스에 감염된 환자의 점액을 연구한다면, 세포 밖 수포를 추가로 깊이 연구할 수 있을 것이라고 전했다.

세포 밖 수포의 역할은 겨울철 상기도 감염의 유일한 원인이 아니다. 과거, 여러 편의 연구 논문을 통해 기온이 낮을수록 면역체계의 항바이러스성 분자인 인터페론(interferon)의 작업이 사라진다는 사실도 입증되었다. 바이러스는 인간이 실내로 이동하면서 확산되는 경향이 있다. 코로나19 확산 시기의 사회적 거리 두기는 독감과 RSV 바이러스 면역력 형성 수준 감소 원인이 되었을 수도 있다. 독감과 RSV는 2022년 겨울 들어 코로나19와 함께 세 가지 호흡기 바이러스 질환에 동시 감염되는 트리플데믹의 부분적인 원인이 되었다.

아미지 박사는 세포 밖 수포 변화를 정확히 이해한다면, 바이러스 감염 치료를 위한 몇 가지 흥미로운 아이디어를 제시할 수 있을 것이라고 말한다. 과학계에서 세포 밖 수포 변화를 통제할 수도 있기 때문이다. 아미지 교수는 이를 세포 밖 수포 트윗 해킹으로 시각화했다. 이어, “항바이러스 mRNA나 다른 분자가 긍정적인 효과를 얻도록 콘텐츠를 늘릴 방법은 무엇인가?”라는 질문을 던졌다.

블레이어 박사와 아미지 박사는 코로나19 확산세를 기점으로 추운 날, 현실 세계에서 비강을 보호할 실질적인 방법을 제시했다. 바로 마스크 착용이다. 마스크 착용 시 코는 포근하면서도 편안한 상태가 된다. 또, 안경을 착용한 이가 추운 곳에 있다가 따뜻한 곳으로 이동할 때 렌즈에 김이 서린다면, 확실히 따뜻한 호흡을 내뱉을 수 있다. 블레이어 박사는 “마스크 착용은 이중 보호 역할을 한다. 그 한 가지는 물리적으로 바이러스 입자를 흡입하는 일을 막는 것이다. 또, 최소한 야외 환경보다는 높은 수준으로 기온을 유지하기도 한다”라고 설명했다.

그리고 이제는 따뜻한 곳에서 휴가를 즐기는 것을 고려할 수 있다.

** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
Why Do You Get Sick in the Winter? Blame Your Nose