국내 연구진이 사람의 장(腸) 속에서 살고 있는 바이러스가 만성염증성장질환인 크론병을 막을 수 있다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다.

크론병과 궤양성 대장염으로 구분되는 염증성 장질환은 장 점막에 다발성 궤양과 출혈, 복통, 설사를 수반하는 만성적인 난치성 질환이다. 면역계의 비정상적인 활성화로 인해 만성적인 장 염증을 일으키는 질환으로 발생 원인 및 진행 경과에 대해서는 아직까지 명확히 알려져 있지 않다.

다만 유전적, 환경적, 면역학적 요인들에 의해 복합적인 영향을 받는다고 알려져 있으며, 면역학적 요인의 대표적 예로 장내 공생 세균(박테리아) 군집의 조성 변화를 들 수 있다.

그동안 공생 미생물의 하나인 장내 박테리아의 군집 변화가 염증성 장질환을 유발할 수 있다는 연구는 보고된 바 있지만, 또 다른 공생 미생물인 장내 바이러스에 의한 염증성 장질환의 발병 기전은 상대적으로 알려져 있지 않았다.

울산의대 권미나 교수(서울아산병원 융합의학과)와 경희대 배진우 교수, 연세의대 천재희 교수팀이 장내 공생 바이러스가 면역세포 내 신호전달체계인 '톨유사수용체3/7'를 활성화해 체내 면역 물질인 '인터페론 베타'의 분비를 촉진함으로써, 장내 항염증 작용을 일으켜 염증성 장질환을 억제한다는 사실을 발견했다.

연구팀은 면역세포 내 신호전달체계인 '톨유사수용체3/7(TLR3/7)'의 기능이 망가진 생쥐에서 염증성 장질환이 악화된다는 사실을 발견했고 이 점에 주목했다.

면역세포 표면에 있는 톨유사수용체3/7는 바이러스 등의 외부 물질을 인식하고 면역 세포의 대사를 촉진해 선천성 면역 반응을 유도하는 기능을 한다.

이러한 톨유사수용체는 폴리(Poly(I:C))와 이미퀴모드(Imiquimod)와 같은 물질에 반응해 활성화되는 데, 장내 공생 바이러스가 보유한 RNA 물질이 바로 이 물질과 같다.

연구팀은 톨유사수용체3/7의 활성화에 따른 염증성 장질환의 변화를 알아보기 위해 대장염에 걸린 생쥐에게 폴리와 이미퀴모드 물질을 투여했다.

그 결과 신호전달체계인 톨유사수용체3/7가 활성화돼 대장 점막 고유층의 면역세포인 특정 수지상 세포(pDC)의 활성이 촉진됐고 체내 면역 단백질 물질인 인터페론 베타(IFN-β)의 분비가 증가해 염증성 장질환의 증세가 유의적으로 완화되는 것을 확인했다.

결국 장내 공생 바이러스 역시 톨유사수용체3/7를 활성화시키고 면역세포의 활성을 촉진해 면역 물질의 분비를 유도함으로써 장 면역 항상성에 기여하고 궁극적으로 염증성 장질환을 억제한다는 사실을 알 수 있었다.

연구팀은 염증성 장질환에 걸린 생쥐와 크론병 환자군의 유전체 데이터를 이용해 장내 바이러스 군집 변화에 따른 염증성 장질환의 발병 양상과 면역학적 특성을 규명했다.

연구팀은 실제 항바이러스제로 생쥐의 장내 공생 바이러스의 양을 감소시켰을 때 염증성 장질환이 더욱 악화 된다는 결과를 얻었고, 항바이러스제의 처리가 장내 바이러스의 양적?질적 변화와 장내 세균 군집에 유의미한 변화를 초래한다는 사실도 파악했다.

나아가 크론병 환자의 대장 조직에서 얻은 유전체 데이터 분석을 통해 톨유사수용체3/7에 관한 유전자가 정상인에 비해 변이되어 있는 점도 확인할 수 있었다.

권미나 교수는 "우리 몸에 해롭다고 알려진 병원성 바이러스와 다르게 공생 미생물인 장내 바이러스의 경우 장내 면역 시스템의 방어 기능을 활성화해 염증성 장질환의 발생을 억제할 수 있는 것으로 확인됐다"고 말했다.

또 "이번 연구는 세계 처음으로 보고된 내용으로 앞으로 이를 활용해 난치성 질환으로 알려진 크론병 등 염증성 장질환의 치료제 개발 가능성과 항바이러스제 남용에 대한 경계를 제시한 의미 있는 성과"라고 밝혔다.

이번 연구는 장내 공생 바이러스가 장 면역 항상성에 기여해 염증성 장질환을 억제하고 치료할 수 있는 요인으로 규명됨으로써 최근 국내에서 빠르게 증가하고 있는 염증성 장질환에 대한 치료제 개발에 획기적인 전환점이 마련될 것으로 기대된다.

또한 인체 내 공생 미생물의 한 종류인 장내 바이러스와 선천 면역 체계의 긍정적 상관성을 밝힌 이번 연구를 통해 장내 바이러스의 작용을 없애거나 약하게 하는 항바이러스제의 남용을 경계, 염증성 장질환의 발생을 예방할 수 있을 것으로 보인다.

이번 연구는 미래창조과학부 중견연구자 도약 사업 및 보건복지부 보건의료기술연구개발 사업의 지원으로 진행됐으며, 면역학 분야 최고 권위지인 '이뮤니티(Immunity, 임팩트 팩터=21.561'4월호에 게재됐다.