알레르기 반응의 첫 번째 단계가 발견되어 예방의 새로운 가능성이 열렸습니다.

듀크-NUS 의대 과학자들은 땅콩, 해산물, 꽃가루, 집먼지 진드기 등 알레르기 유발 물질과 접촉한 후 일련의 반응이 어떻게 시작되는지 밝혀냈습니다. Nature Immunology 저널 에 발표된 이 발견은 심각한 알레르기 반응을 예방하는 약물 개발로 이어질 수 있습니다.

면역 세포의 일종인 비만세포는 땅콩이나 집먼지 진드기와 같은 무해한 물질을 위협으로 오인하여 이러한 위협에 대항하는 생리활성 화학물질을 일차적으로 분비하는 것으로 알려져 있습니다. 피부 아래, 혈관 주변, 호흡기 및 위장관 내벽에 존재하는 비만세포가 미리 저장된 생리활성 물질을 동시에 혈액으로 방출하면, 즉각적인 전신 쇼크가 발생할 수 있으며, 신속한 조치가 없으면 치명적일 수 있습니다.

세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 인구의 10% 이상이 식품 알레르기를 앓고 있습니다. 알레르기가 증가함에 따라 식품으로 인한 아나필락시스와 천식 발생률도 증가합니다. 싱가포르에서는 어린이 5명 중 1명이 천식을 앓고 있으며, 식품 알레르기는 이미 아나필락시스 쇼크의 주요 원인입니다.

듀크-NUS 연구팀은 생리활성 화학물질을 함유한 비만세포 과립의 방출이 인플라마좀이라는 세포 내 다단백질 복합체의 두 구성 요소에 의해 조절된다는 것을 발견했습니다. 지금까지 이러한 인플라마좀 단백질은 면역 세포 내에서 자발적으로 조립되어 감염 감지 시 면역 체계의 다른 부위에 경고하는 가용성 화학물질을 분비하는 것으로만 알려져 있었습니다.

듀크 대학교 병리학과 명예교수이자 듀크-NUS 신흥 감염병 프로그램(Duke-NUS Emerging Infectious Diseases Programme)에서 연구를 이끈 소만 아브라함 교수는 "인플라마좀 구성 요소가 일반적으로 세포 중앙에 밀집되어 있는 비만세포 과립을 세포 표면으로 운반하여 방출하는 데 놀라울 정도로 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 이 예상치 못한 발견은 비만세포가 유발하는 일련의 사건들이 아나필락시스 쇼크로 이어지는 것을 막기 위한 정확한 개입 대상을 제시합니다."라고 말했습니다.

아브라함 교수와 그의 연구팀은 두 가지 인플라마좀 단백질인 NLRP3 또는 ASC 중 하나가 결핍된 쥐를 관찰했습니다. 이 쥐들은 알레르겐에 노출되었을 때 아나필락시스 쇼크를 겪지 않았습니다.

그러나 비만세포의 NLRP3와 ASC 단백질이 모여서 개별 세포 내 과립에 결합하면 아나필락시 쇼크가 관찰되었는데, 연구진은 이를 과립소라고 명명했습니다. 이 과립소는 비만세포 내부의 세포골격이 형성하는 경로를 따라 과립의 이동을 촉진했는데, 이는 마치 "기차 선로에 부착되는 것"과 유사합니다.

이 논문의 공동 저자이자 듀크-NUS 신흥 감염병 프로그램의 책임 연구원인 프라딥 비스트 박사는 다음과 같이 말했습니다. "비만세포가 활성화되면 미세소관이라는 역동적인 경로를 따라 과립이 세포막으로 빠르게 이동하는 것을 관찰했습니다. 이 과립은 세포막에서 즉시 방출되었습니다. 그러나 NLRP3 또는 ASC 단백질이 결핍된 비만세포에서는 과립의 세포 내 이동 증거가 발견되지 않았고, 이러한 과립 중 어떤 것도 방출되지 않았습니다."

연구팀은 과립 수송에서 NLRP3와 ASC의 역할을 보여준 후, 이러한 현상을 예방할 수 있는지 알아보기 위해 알려진 인플라마좀 억제제를 사용했습니다.

만성 염증성 질환 임상시험에서 사용되는 것과 매우 유사한 인플라마좀 차단제인 CY-09를 사용하여, 알레르겐에 노출되기 전에 생쥐에게 이 치료제를 투여했습니다. 연구진은 전임상 모델에서 이 약물이 아나필락시스 쇼크를 효과적으로 예방할 수 있음을 확인했습니다.

듀크-NUS 신흥 감염병 프로그램에서 연구하며 이 논문의 공동 저자로 참여한 상하이 교통대학교 의과대학 면역치료 연구소의 안드레아 멘카렐리 박사는 "놀랍게도, 인플라마좀 단백질의 활동을 특이적으로 차단하는 약물을 사용함으로써 비만세포의 다른 잠재적으로 유익한 기능에는 영향을 미치지 않으면서 미리 저장된 비만세포 화학 물질의 방출을 선택적으로 차단할 수 있었습니다."라고 말했습니다.

이것이 완치는 아니지만, 심각한 알레르기 환자에게 잠재적으로 위험한 반응 발생을 예방할 수 있는 새로운 방법을 제공할 수 있습니다. 현재 응급 치료는 첫 증상이 나타난 직후에 시행됩니다. 이러한 치료는 효과를 보기 위해 짧은 시간 내에 시행해야 하며, 심각한 부작용도 있습니다.

"이 약이 심각한 식품 알레르기가 있는 아이들의 부모에게 노출 위험이 전혀 없다고 확신할 수 없는 상황에 직면했을 때 안심을 줄 수 있을 것 같습니다. 면역 체계의 이 부분을 장기간 비활성화시키고 싶지는 않지만, 단기적인 보호 효과는 있을 수 있습니다."라고 에이브러햄 교수는 말했습니다. 그의 연구팀은 현재 아나필락시스 쇼크에 대한 최상의 보호 효과를 얻기 위해 약물의 용량과 사용 빈도를 최적화하기 위해 노력하고 있습니다.

"그 후에는 천식과 알레르기 피부 반응에도 같은 조치를 취하고 싶습니다."

듀크-NUS 연구 담당 수석 부학장인 패트릭 탠 교수는 "이번 획기적인 발견은 엄청난 전환 잠재력을 지니고 있으며, 향후 연구뿐만 아니라 심각한 알레르기 반응 위험이 있는 사람들의 삶의 질 향상에도 패러다임을 전환하는 계기가 될 것입니다. 특히 끊임없는 불안에 시달리는 어린 자녀를 둔 부모들에게는 희망의 빛과 같습니다."라고 말했습니다.