학술지 《아이사이언스(iScience)》에 게재된 연구에 따르면 남성과 여성의 코로나19 중증도와 사망률이 다른 원인은 ACE2 단백질인 것으로 확인됐다.
세포 외부 표면에 위치한 ACE2는 혈압과 염증을 조절하고 과도한 염증으로 인한 손상으로부터 장기를 보호하는 데 중요한 역할을 한다. SARS-CoV-2 감염 시 코로나바이러스 스파이크 단백질은 ACE2에 달라붙어 세포 안으로 들어간다. ACE2 단백질을 코딩하는 유전자는 X 염색체에 위치한다. 따라서 여성은 유전자 사본이 두 개, 남성은 한 개만 가지고 있다.
토론토대 신종 및 유행성 감염 컨소시엄(EPIC) 연구진은 건강한 남성과 여성에서 비슷한 수준의 ACE2 단백질을 발견했으며, 건강한 상태에서는 ACE2 유전자의 추가 복사본이 차이를 만들지 않는 것으로 나타났다.
그러나 SARS-CoV-2 감염 후 남성의 ACE2 수치는 급격히 감소한 반면 여성은 수치가 일정하게 유지되는 것으로 나타났다. 이는 X 염색체에 있는 ACE2 유전자의 추가 복사본이 여성의 높은 단백질 수치를 보상하고 유지하는 데 도움이 된다는 것을 시사한다.
ACE2 수치의 변화는 남성의 에스트로겐 호르몬 신호 감소와도 상관관계가 있었는데 이는 코로나19 결과의 성별에 따른 차이를 설명하는 것이다. 연구진은 낮은 수준의 ACE2가 코로나19에 감염됐기 때문에 생긴 것인지를 테스트하기 위해 흡입기를 사용해 실험실에서 만든 ACE2 단백질을 폐에 직접 전달하는 치료법을 고안했다.
SARS-CoV-2 감염 후 매일 ACE2를 흡입한 남성은 폐에 바이러스가 적고 폐 손상이 적으며 에스트로겐 신호 수치가 높았다. 흡입기로 전달되는 추가 용량의 ACE2는 코로나바이러스에 달라붙는 미끼 역할을 해 바이러스가 세포에 침입하는 것을 방지하는 동시에 원래의 ACE2 단백질이 보호 효과를 발휘할 수 있도록 유지해 줬다.
연구진은 “흔히 ACE2 수용체의 존재가 증가하면 감염률이 높아질 것이라고 오해하는 경우가 많다”며 “그러나 여성의 ACE2 활성화는 실제로 감염 시 폐와 기타 중요한 장기를 잠재적 손상으로부터 보호하기 위한 보상 메커니즘으로 작용한다”고 설명했다.
유전자의 두 번째 사본이 없는 남성의 경우, 감염 중에 기존 ACE2의 대부분이 SARS-CoV-2에 의해 선택된다. 그 결과 염증을 억제하고 장기 손상을 예방하는 일반적인 기능을 수행하기에 단백질이 충분하지 않게 된다.
ACE2 흡입의 효과를 최초로 입증한 이번 연구 결과가 코로나19 예방과 치료에 영향을 미칠 수 있을 것으로 연구진은 기대했다.
예를 들어 비행기를 타거나 대규모 대면 회의에 참석하는 등 고위험 상황에 처한 사람들이 바이러스로부터 폐를 보호하기 위해 ACE2를 흡입하는 것이다. 마찬가지로 감염 후에도 입원 및 사망 위험을 줄이기 위해 이 치료법을 사용할 수 있을 것이다.
연구진은 “흡입기를 사용하면 ACE2가 장기간에 걸쳐 폐에 지속적으로 낮은 농도로 남아 바이러스가 세포에 침투하기 전에도 바이러스를 중화시킬 수 있다”며 “이번 연구를 통해 코로나19의 예방과 치료를 위한 더 빠르고 효과적인 전략을 고민하는 데 동기를 부여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.