코로나19에 감염된 환자가 사이토카인 폭풍을 일으키는 사례가 나타나고 있다. 항체 유사 단백질로 사이토카인 폭풍을 차단할 수 있다는 연구가 발표돼 이목을 끈다. 

사이토카인 폭풍이란 인체에 바이러스가 침투했을 때 면역 물질인 사이토카인이 과도하게 분비돼 정상적인 세포까지 공격하는 상태를 말한다. 

메사추세츠공과대학(MIT) 연구진은 사이토카인 수용체에 융합해 사이토카인 폭풍을 차단할 수 있는 항체 유사 단백질을 발견했다. 연구 결과는 QRB 디스커버리 저널에 발표됐다.

면역계가 불완전하게 작동하면, 알레르기, 자가 면역 장애, 과반응, 면역 억제로 인해 확인되는 유전자 돌연변이, 사이토카인 폭풍 등 이상 반응을 일으킬 수 있다. 

코로나19 환자들은 사이토카인 폭풍을 포함한 많은 합병증에 시달릴 위험이 있다. 사이토카인은 면역계에서 일반적으로 감염이나 악성 종양에 대한 면역 반응을 나타내는 데 사용하는 화학물질이다. 

사이토카인 폭풍 동안 킬러 면역 세포는 더 활동하지 못해 지속해서 사이토카인을 생산한다. 생산이 멈추지 않으면 연쇄반응이 일어나 면역 세포가 점점 더 많은 사이토카인을 만들어내게 된다. 건강한 세포까지 손상되거나 여러 장기의 부전이 발생하게 된다.

사이토카인 폭풍은 코로나19 및 인플루엔자와 같은 바이러스 감염에 대한 면역계의 과민 반응과 관련이 있다.

MIT 연구진은 사이토카인 폭풍 증후군을 해결하기 위해 항체와 같은 수용체 단백질을 연구했다. 사이토카인 억제에 화학물질을 사용하는 대신, 사이토카인 수용체를 목표로 하는 단백질을 사용하는 방식을 연구했다. 물론 단백질 적용 방식은 아직 초기 단계에 있다.

연구의 수성 저자 루이 칭은 "과도하게 분비된 사이토카인에 결합한 단백질이 사이토카인을 제거하고 감염 증상을 완화할 수 있다는 아이디어에서 출발했다"라고 설명했다.

연구진은 소수성 또는 수용성으로 만들어진 단백질을 활용했다. ‘QTY 코드’라고 불리는 방법으로 일부 소수성 아미노산을 물을 좋아하는 아미노산으로 대체하는 것이다. 소수성 아미노산과 친수성 아미노산은 비슷한 구조를 갖고 있다. 하나는 류신인데, 글루타민으로 전환될 수 있다. 다음은 이소류신과 발린으로 트레오닌으로 전환될 수 있다. 페닐알라닌은 티로신으로 전환될 수 있다. 단백질의 전환에서 연구진은 사이토카인 차단제를 디자인할 아이디어를 얻었다.

실험실 테스트에서 합성 수용체 단백질은 효율적으로 사이토카인을 차단할 수 있었다. 합성 및 천연 수용체 단백질이 모두 유사한 강도로 화학적인 신호를 차단한다는 점이 드러났다.

사이토카인은 세포 표면에 위치한 수용체를 통해 특정 세포에 의해 인식되는데, 수용체가 없으면 세포가 사이토카인의 화학적 신호를 무시한다. 일시적으로 세포 표면에서 사이토카인 수용체를 막으면 과도한 사이토카인을 흡수하도록 만들 수 있다. 결국 신호에 반응하는 면역 세포의 수가 줄어들게 된다. 하지만 면역 반응이 방해될 정도로 면역 세포의 수가 줄어들지는 않는다.

코로나19 사망자 중 다수가 과반응성 면역계와 관련된 합병증, 혹은 다중 장기 부전을 보였다. 사이토카인 폭풍을 막을 수 있는 단백질은 코로나19뿐만 아니라 면역계를 착란시키는 다른 감염병 치료에도 큰 도움이 될 것으로 보인다.