국내 연구진, 박쥐 오가노이드로 미래 팬데믹 대응할 수 있는 플랫폼 구축

박쥐, 사스코로나·메르스코로나 등 다수 고위험 인수공통바이러스 자연 숙주

IBS, 애기박쥐과·관박쥐과 기반으로 다조직 오가노이드 모델 구축

[사진=기초과학연구원]

국내 연구진이 박쥐 오가노이드를 기반으로 신·변종 바이러스와 미래 팬데믹에 선제적으로 대응할 수 있는 세계 최대 규모 실험모델 구축에 성공했다.

16일 과학기술정보통신부(과기정통부)에 따르면 기초과학연구원(IBS) 최영기 한국바이러스기초연구소 소장과 구본경 유전체 교정연구단 단장 공동 연구진이 한국에 서식하는 박쥐에서 유래한 장기 오가노이드를 성공적으로 구축해 바이러스 감염 특성과 면역 반응을 분석할 수 있는 연구 플랫폼을 개발했다.

오가노이드는 줄기세포를 이용해 3차원 구조로 만든 미니 장기를 일컫는다. 실제 장기 구조와 기능을 부분적으로 모사해 인간의 장기와 유사한 생리학적 환경을 실험실에서 구현할 수 있게 하는 시술이다. 

이번 연구는 감염병 분야 기초 연구를 수행하는 한국바이러스기초연구소와 유전체 교정 연구단 다학제적 협력으로 이뤄졌다.

감염병의 약 75%는 동물로부터 유래한다. 특히 박쥐는 사스코로나-2(SARS-Cov-2), 메르스코로나(MERS-CoV), 에볼라, 니파 등 다수 고위험 인수공통바이러스 자연 숙주로 알려져 있다. 이에 따라 박쥐 유래 바이러스 증식·전파 특성을 조기에 규명하고 선제적으로 대응할 수 있는 연구의 필요성이 강조되고 있다. 

이에 IBS 연구진은 한국을 비롯한 동북아시아·유럽에 서식하는 식축성 박쥐인 애기박쥐과·관박쥐과 등 박쥐 5종으로부터 기도, 폐, 신장, 소장의 다조직 오가노이드 생체 모델을 구축했다.

연구진은 이번 박쥐오가노이드를 활용해, 코로나, 인플루엔자, 한타 등 박쥐 유래 인수공통바이러스 특이점 감염 양상과 증식 특성을 규명했다. 

또 연구진은 박쥐 오가노이드에 다양한 인수공통바이러스를 감염시켜 박쥐 종과 장기, 바이러스 종류에 따라 나타나는 선천성 면역 반응을 정략적으로 확인했다. 

연구진은 야생 박쥐 분별 샘플에서 두 종류의 변종 바이러스를 찾아내고 이를 배양하고 분리하는데 성공했다. 

아울러 기존 3차원 박쥐 오가노이드를 2차원 배양 방식으로 개량해 고속 항바이러스제 스크리닝에 적합한 실험 플랫폼으로 확장했다. 그 결과 연구진은 박쥐 오가노이드가 신·변종 바이러스 감염성 평가와 치료제 선별에 모두 활용 가능한 생리학적 모델로 기능할 수 있음을 실증했다. 

연구를 주도한 김현준 선임연구원은 "이번 플랫폼으로 그동안 세포주기반 모델로는 어려웠던 바이러스 분리, 감염 분석, 약물 반응 평가를 한번에 수행할 수 있게 됐다"고 평가했다. 

최 소장은 "이번에 구축한 세계 최대 규모 박쥐 오가노이드는 글로벌 감염병 연구자에게 표준화한 박쥐 모델을 제공한느 바이오뱅크 자원으로 중요한 의미를 갖는다"며 "박쥐 유래 신·변종 바이러스 감시·팬데믹 대비에 기여할 수 있는 핵심 플랫폼이 될 것으로 기대한다"고 말했다.