사이토카인은 우리 몸의 세포 증식과 분화를 조절하고, 염증과 조혈에도 관여하는 조절 단백물질인데, 외부에서 침투한 바이러스에 의해 면역반응이 과도하게 일어나며 급성 면역 이상반응인 전신 염증 반응 증후군(사이토카인 폭풍)이 나타날 수 있다. 코로나19를 겪으며 전신 염증 반응 증후군에 대한 사례가 널리 알려지기도 했다.

특히 심장수술로 심폐우회술을 시행할때 전신 염증 반응 증후군이 나타날 수 있으며, 발열이 과도하게 일어나고 정상세포가 공격을 받아 다발성 장기부전으로 사망할 수 있을 만큼 치명적이다. 하지만 충분한 임상적 유효성과 안전성을 확보한 약물이 없어 신약 개발이 요구되는 실정이었다.

그런데 최근 고려대학교 안암병원 마취통증의학과 윤승주 교수 연구팀이 차의과대학 박정준 교수와 공동연구를 통해 코로나 치료제로 임상 중인 약물에서 사이토카인 폭풍 억제제로서의 효과를 입증해 국제적 주목을 받고 있다. 이 약제가 동물 모델에서 심폐 우회술로 유도된 전신 염증성 사이토카인 폭풍을 효과적으로 억제하고 혈관 이완 감소를 통해 혈압을 안정적으로 유지시키는 효과를 입증한 것이다.

연구팀은 동물실험을 통해 심폐우회술에 따른 염증성 사이토카인 방출을 유발했으며, 2시간 동안 심폐우회술을 유지하며 시간 경과에 따른 사이토카인(TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8) 방출 수준을 평가했다. 후보약물의 투여 여부, 용량에 따라 비교 분석한 결과, 해당 약제를 투여한 그룹에서 TNF-α, IL-1β, IL-8은 전 구간에서 거의 상승하지 않았고, 심폐우회술 중단 및 염증반응의 감소에 따라 IL-6의 수치가 급격히 감소하는 것을 확인했다. 또한 평균 혈압을 60mmHg로 유지하는데 필요한 노르에피네프린 투여 용량을 100분의 1수준으로 줄일 수 있었다.

심폐우회술을 시행할 때 혈액내 면역 세포가 체외 순환기를 거치게 되는데, 이때 수많은 염증 경로가 활성화되는 것으로 알려져 있다. 심장 수술 후 전신 염증 반응을 줄이기 위해 개선된 심폐우회술 장비와 시술 방법, 그리고 약물을 포함한 다양한 전략이 사용되고 있지만 임상 예후를 효과적으로 개선하는 것으로 알려진 방법은 아직 충분하지 않았다. 기존 약제들은 전신 염증 반응을 일으키는 다양한 원인들의 일부에만 효과적이고 대사성 부작용 등의 한계점이 있었기 때문에, 심폐 우회술 시 발생하는 전신 염증반응과 호흡부전을 효과적으로 치료하면서도 부작용이 적은 새로운 약물의 필요성이 강조되고 있었다.

연구팀은 논문에서 “심장 수술 후 염증 관리의 기존 한계를 극복하고 IL-1β, TNF-α 및 IL-6와 같은 주요 염증 사이토카인의 분비를 줄임으로써 염증 반응을 크게 완화하고 수술 후 합병증을 크게 줄일 수 있을 것”이라며 “심폐 우회술후 조직 손상과 기능 장애를 혁신적으로 줄이고 수술 중 혈압의 안정을 도와 승압제의 사용 또한 줄일 수 있을 것”이라고 밝혔다.

윤승주 교수는 “다른 전신성 염증성 질환보다는 병인이 비교적 단순하여, 적은 수의 환자와 짧은 기간 투약하는 임상 2상 시험으로도 의미있는 유효성을 관찰할 수 있을 것으로 기대한다”며 “이러한 심폐우회술 후 폐부전증 치료 효과가 개심 수술 후 환자의 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구에서 확인한 약제는 국내 바이오기업 (주)샤페론이 코로나 치료제로 개발 중인 약물로서, 이미 임상 1상 및 글로벌 2상 임상 시험에서 안전성 데이터를 확보하여 다음 단계로 빠르게 진입할 전망이다. 이번 연구 ‘Effects of intravenous inflammasome inhibitor (NuSepin) on suppression of proinflammatory cytokines release induced by cardiopulmonary bypass in swine model: a pilot study’는 Nature 자매지 Scientific Reports에 게재되어 국제적인 주목을 받고 있다.