[로이슈 전여송 기자] 성균관대학교는 기계공학부 박성수 교수와 신소재공학부 원병묵 교수 연구팀이 미세 칩을 이용해 바이러스 확산과 집단면역 형성 원리를 실험적으로 검증했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 벌집 모양의 미세 공간 444개가 통로로 연결된 ‘집단면역 온어칩(Herd-Immunity-on-a-Chip, HIC)’을 개발해 인구 밀집도와 개체 간 접촉, 사회적 거리두기 등의 환경을 세포 단위로 모사했다. 기존 수학적 모델이나 컴퓨터 시뮬레이션에서 다루기 어려웠던 개체 간 접촉 구조를 실험 환경에서 구현하기 위한 것이다.

연구팀은 칩 중앙에 코로나바이러스에 감염된 세포를 배치하고 주변에는 감염 가능한 일반 폐세포와 바이러스에 감염되지 않도록 조절한 비감염 세포를 배치했다. 비감염 세포는 백신 접종 등으로 면역을 획득한 사람을 모사했으며, 연구팀은 7일 동안 바이러스 확산 과정을 관찰했다.

실험 결과 감염 가능한 세포의 밀도가 높거나 초기 감염 세포 수가 많을수록 세포 간 접촉이 늘면서 바이러스 확산 속도가 빨라졌다. 비감염 세포 비율을 80% 이상으로 높인 실험에서는 바이러스가 퍼지는 연결망이 끊기면서 감염 확산이 억제되는 현상이 나타났다.

세포 움직임을 제한해 사회적 거리두기를 모사한 실험에서는 바이러스 전파 속도가 낮아졌다. 연구팀은 이를 통해 개체 간 접촉 빈도와 바이러스 확산 사이의 관계를 세포 기반 실험으로 확인했다고 설명했다.

이번 연구에는 성균관대 장지안더(Zhang Jiande) 박사과정생, 고등과학원 정나리나 박사, 성균관대 김민혁 박사와 임완영 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며 박성수 교수와 원병묵 교수가 교신저자를 맡았다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 3일 게재됐다.

박성수 성균관대학교 기계공학부 교수는 “그동안 수학적 모델링과 역학조사를 통해 예측해 오던 바이러스 전파와 집단면역 현상을 실험실 칩 위에서 직접 재현하고 검증한 것은 이번이 세계 최초”라며 “향후 새로운 변종 바이러스가 출현했을 때 필요한 백신 접종률을 예측하고, 효과적인 거리두기 전략을 수립하거나 치료제의 효과를 신속하게 검증하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr