▲(왼쪽부터)아주대병원 박해심 교수 심소윤 대학생 김윤근 대표

아주대병원 알레르기내과 박해심 교수팀(심소윤 대학원생, 최영우 연구전담교수)과 엠디헬스케어 김윤근 대표 연구팀이 호중구성 천식 환자에서 ‘마이크로코커스 루테우스 유래 세포밖 소포’가 기도 염증 억제 효과가 있음을 밝혔다.

마이크로코커스 루테우스는 우리 몸 피부, 입과 코 그리고 상기도에서 흔하게 존재하는 공생균이다. 

연구팀은 천식 환자를 호산구성 천식군(10명)과 호중구성 천식군(10명)으로 나눠, 각 환자군의 혈청에서 마이크로코커스 루테우스 유래 세포밖 소포에 특이적인 IgG4(면역글로불린)를 측정하였고, 이에 따른 폐기능과의 연관성을 분석했다.

그 결과 두 그룹 중 호중구성 천식 환자군에서 해당 세균 유래 세포밖 소포에 특이적인 IgG4의 수치가 더 낮게 나타나고, 이것이 천식 환자의 폐기능 저하에 영향을 주는 것을 확인했다.

IgG4는 장기간 반복적으로 노출된 외부 항원에 대한 특이적인 지표로, 호중구성 천식 환자가 호산구성 천식 환자에 비해 마이크로코커스 루테우스 유래 세포밖 소포에 더 적게 노출됐음을 확인한 것이다. 이를 바탕으로 진행한 동물실험에서 호중구성 천식 마우스 모델에 해당 세균 유래 세포밖 소포체를 비강내 투여했을 때 기도 염증 및 저항성이 현저하게 감소했다.

또 연구팀은 마이크로코커스 루테우스 유래 세포밖 소포체가 호중구성 천식의 악화에 관여하는 면역세포의 활성화를 억제하는 miRNA(마이크로 RNA)를 조절함을 확인했다.

특히 기도상피세포에 존재하는 hsa-miR-4517의 조절을 통해 단핵구의 NLRP3 인플라마솜을 억제하여 IL-1β의 분비를 감소시킴에 따라 제3형 선천성 림프세포의 IL-17의 생성을 감소시킴을 확인했다. 

기존에 알레르기 천식으로 잘 알려진 호산구성 천식의 경우, 그 병리기전과 이에 따른 여러 생물학적 제제가 밝혀져 있는 반면, 호중구성 천식은 스테로이드를 포함한 일반적인 천식 치료제에 잘 반응하지 않는 것으로 알려져 있다.

최근 국내 호중구성 천식의 비율이 꾸준히 증가하면서 기존 약물 외에 새로운 면역조절제 도입의 필요성이 제기되고 있다. 또한 메타지노믹스 분석기술의 발달로 인체 마이크로바이옴이 천식의 예방, 발생 및 악화를 조절할 수 있음이 밝혀졌다.

이번 연구는 이러한 최신 동향에 따라 천식에서 세균 유래 세포밖 소포의 항염증 효과를 밝히는 한편, 새로운 치료제로서의 가능성을 제시했다는데 의의가 있다.

교신저자인 박해심 교수는 “이번 연구는 중증 천식에 해당되는 호중구성 천식에서 세균 유래 세포밖 소포체의 기도 염증 억제 효과를 확인한 것으로, 기존 약물과 병행해 그 치료효과를 극대화할 수 있는 선택적 면역조절제가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 2023년 1월 국제학술지 Experimental and Molecular Medicine(IF 12.172)에 ‘Micrococcus luteus-derived extracellular vesicles attenuate neutrophilic asthma by regulating miRNAs in airway epithelial cells (마이크로코커스 루테우스 유래 세포밖 소포체의 기도상피세포 miRNA 조절을 통한 호중구성 천식 완화 효과)’란 제목으로 온라인 게재됐다.

이번 연구는 보건복지부 연구중심병원 육성 R&D 연구과제 지원으로 진행됐다.