박쥐 바이러스의 면역체계 "2019-nCoV를 터보 바이러스로 바꾼다",인간과 대부분의 육상 포유동물에는 강한 인터페론-알파 방출과 강한 항 염증성 면역 반응이 없다. 박쥐의 면역계는 항상 세포 손상과 염증을 유발하지 않으므로 이러한 영향뿐만 아니라 병원체에도 효과적이다. 박쥐는 이렇게 공격적인 바이러스를 막을 수 있어.

왜 박쥐-바이러스는 그렇게 치명적인가?
박쥐의 면역 체계는 Ebola, Marburg 또는 2019-nCoV를 강력한 "터보 바이러스"로 바꾼다.

많은 위험한 바이러스가 박쥐에서 유래한 것은 우연의 일치가 아니다.
동물들은 바이러스 감염을 특히 효과적으로 억제하는 면역 체계를 가지고 있기 때문이다.
결과적으로 바이러스가 업그레이드 된다. 연구원들의 보고처럼, 만약 그들이 우리 인간을 공격한다면, 우리의 약한 방어력은 빠르게 압도당한다.

▲ 다른 많은 박쥐 종과 마찬가지로, 검은과일박쥐는 병원성 바이러스의 보관처다. 효과적인 면역 방어는 그것을 보호하지만 병원균을 더욱 공격적으로 만든다. © Linfa Wang/ Duke University

새로 출현한 바이러스성 질병의 대부분은 동물에서 비롯된다.
인플루엔자의 경우, 이들은 주로 새나 돼지이지만, 설치류 또한 병원체를 보유 할 수 있다.
그러나 Ebola, Marburg, SARS 또는 새로운 코로나 바이러스 2029-nCoV와 같은 많은 위험한 바이러스는 원래 보균자로서 박쥐에서 발전되었다. 인간과 박쥐가 접촉하거나 중간자 운반체로서 다른 동물을 통해 이 병원체는 인간에게 덤벼들 수 있었다.

감염 테스트에서 박쥐 세포는

박쥐 바이러스가 왜 ​​그렇게 공격적이고 전파력이 강할까?
버클리 캘리포니아 대학의 카라 브룩(Cara Brook)과 동료들은 “이상한 사실은 박쥐들이 날지 않는 포유동물에게 명백한 질병 증상을 보이지 않으면서 매우 치명적인 바이러스를 장기간 은닉할 수 있다는 것이다.”고 보고한다. 이 동물들이 그렇게 저항하는 이유는 무엇일까? 그리고 이것이 병원체의 공격성은 이들에게 어떻게 영향을 미칠까?

연구원들이 이 질문을 조사했다. 그들은 검은과일박쥐 (Pteropus alecto)와 이집트과일박쥐 (Rousettus aegyptiacus)의 세포 배양에 대한 면역 반응을 조사했다. 둘 다 공격적인 바이러스를 위한 자연 저장소이다. 실험에서 다양한 마르부르크 및 에볼라와 유사한 바이러스를 지닌 긴꼬리 원숭이 세포를 박쥐 세포배양 및 대조배양을 감염시키고 세포가 이들에 반응하는 방식을 따랐다.

박쥐 세포는 "화재 방지 담요"를 갖고 있다.

결과, 원숭이 세포는 바이러스에 단지 아주 조금 저항성을 내고 며칠 안에 완전히 죽었다.
반면에 박쥐 배양은 달랐다. 감염의 진행이 느려졌다. 많은 세포가 감염됐지만 일부 세포는 공격으로부터 스스로를 방어 할 수있는 것처럼 보였다. 그들은 건강을 유지했으며 며칠이 지난 후에도 감염되지 않았다.

브룩(Brook)은 이렇게 설명한다. "숲을 태우는 불과 같다. 일부 나무(여기서 박쥐 세포)에는 보호 담요가 있어 화재가 피해를 입히지 않고 지나갈 수 있다.“
동시에 빛나는 석탄이 숲에 남아 있어 언제든지 새로운 화재가 발생할 수 있다. 세포 배양에서, 이것은 여전히 ​​활성 바이러스를 운반하는 박쥐 세포에 해당한다.

▲ 바이러스는 박쥐 세포 배양에 퍼지는 모습. 일부 건강한 세포는 면역 상태를 유지한다. (파란색). © Cara Brook/ UC Berkeley

이중 방어 전략

그러나 박쥐 세포는 어떻게 바이러스로부터 스스로를 보호할까?
이것은 연구원들이 감염을 추적하는 데 사용했던 박쥐의 면역계 모델을 보여주었다. 동물들이 바이러스와 처음 접촉했을 때, 면역계는 메신저 물질 인터페론-알파로 전체 시스템을 침수시켰다. 이것은 세포 방어를 활성화하고 세포가 병원체로부터 스스로를 격리시킨다.

동시에 메신저는 과도한 염증 반응을 예방하여 질병의 증상을 완화시킨다.
Brook은 “우리의 면역계가 동일한 항 바이러스 전략을 시도한다면 시스템 전체의 염증을 유발할 것이다.”고 설명한다. 우리 인간과 대부분의 날지 않는 포유동물에는 강한 인터페론-알파 방출과 강한 항 염증성 면역 반응이 없기 때문이다.

그 이유는 박쥐는 날기 위해 필요하기 때문에 우리보다 훨씬 더 신진 대사를 한다.
그러나 연구원들이 설명하듯 더 파괴적인 라디칼과 염증성 폐기물도 있다. 박쥐의 면역계는 항상 세포 손상과 염증을 유발하지 않으므로 이러한 영향뿐만 아니라 병원체에도 효과적이다. 박쥐가 공격적인 바이러스를 막을 수 있는 이유를 그는 이렇게 설명했다.

"터보 바이러스"를 위한 사육장

그뿐만 아니라 박쥐 바이러스가 왜 ​​그렇게 치명적인지 설명 할 수 있다.
"강력한 면역반응이 있고 일부 세포가 감염으로부터 보호된다면, 바이러스는 숙주가 죽지 않고도 성장을 상향 조절할 수 있다"라고 Brook은 말한다. 이것은 바이러스를 더 병원성으로 만들지만 여전히 보균 숙주를 보존한다. "우리의 연구는 박쥐의 면역 체계가 어떻게 그러한 병원체의 독성을 높일 수 있는지 보여준다"라고 Brook은 말한다.

그러나 그러한 바이러스가 인간이나 다른 포유류에게 퍼지면 치명적인 병원균이 된다.
면역 체계가 훨씬 약하기 때문에 이 "터보 바이러스"에 대항 할 수는 없다. Brook의 동료 마이크 보츠(Mike Boots)는 “따라서 이러한 높은 병원성 바이러스가 박쥐에서 나온다는 것은 우연의 일치가 아니다.”고 말했다.

(eLife, 2020; doi : 10.7554 / eLife.48401)
출처 : University of California-Berkeley

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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