코로나 무력화 항체 발견 의미있는 진짜 이유

세계 각국 연구팀이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 대항하기 위해 치료제 개발에 나선 가운데 국내 연구팀이 코로나19 치료에 쓸 수 있는 항체 3종을 컴퓨터 시뮬레이션으로 찾아내는 데 성공했습니다. 

이들 항체 중 하나는 중국 연구팀이 수행한 실제 실험에서도 코로나19를 무력화하는 것으로 나타나 코로나19 치료제 개발을 가속화할 수 있을 것으로 기대됩니다.

● 코로나19 무력화 항체 찾았다

한국화학연구원 신종바이러스(CEVI) 융합연구단은 사스(중증급성호흡기증후군·SARS) 중화항체 2개와 메르스(중동호흡기증후군·MERS) 중화항체 1개가 신종 코로나바이러스의 스파이크 단백질에 결합할 수 있는 것으로 예측됐다고 밝혔습니다.

항체는 바이러스처럼 인체에 침입한 물질인 항원을 막기 위해 몸의 면역반응이 만들어내는 단백질입니다. 이중 중화항체는 바이러스의 독성을 없애는 능력을 갖춘 항체입니다. 

코로나바이러스는 표면에 삐죽이 튀어나온 모양의 스파이크 단백질을 이용해 세포에 침투한 다음 증식합니다. 즉, 스파이크 단백질은 코로나 바이러스가 세포 안에 침입할 때 활용하는 단백질입니다. 중화항체들은 이 스파이크 단백질에 결합해 바이러스의 침투 능력을 없애는 것입니다. 그러니까, 이 중화항체를 활용하면 치료제와 백신을 개발할 수 있다는 결론에 다다를 수 있습니다.

연구팀은 기존 논문에서 단백질 구조를 공개한 사스 중화항체 5종과 메르스 항체 6종을 대상으로 스파이크 단백질에 결합하는 능력을 컴퓨터 시뮬레이션으로 계산했습니다. 

 

신종 코로나바이러스가 사스와 메르스 바이러스와 같은 종류임에 착안한 시도입니다. 항체와 항원의 결합력을 분석하는 컴퓨터 시뮬레이션은 항체의 구조와 스파이크 단백질 구조가 각자 존재할 때와 서로 맞댔을 때 단백질이 갖는 에너지 정도를 비교합니다. 

두 단백질이 가진 에너지가 낮아질수록 안정한 상태이므로 항원과 항체 간 결합력이 강하다는 결론을 내릴 수 있습니다.

분석 결과 사스 중화항체 ‘CR3022’와 ‘F26G19’ 2종과 메르스 중화항체 ‘D12’가 신종 코로나바이러스의 스파이크 단백질과 결합했을 때 낮은 에너지를 보이는 것으로 나타났습니다. 

세 항체가 신종 코로나바이러스에 가장 잘 달라붙는 것으로 볼 수 있는 셈입다. CR3022는 사스 바이러스보다도 오히려 신종 코로나바이러스와 붙었을 때 더 안정적인 구조를 만드는 것으로 나타났습니다. F26G19와 D12는 CR3022보다 신종 코로나바이러스에 잘 달라붙으나 사람이 아닌 쥐 모델에서 만들어진 항체였습니다.

● 치료제 백신 후보군 빠르게 찾는 도구로 활용 가능

시뮬레이션은 치료제와 백신 후보군을 빠르게 찾아내는 도구로 활용할 수 있습니다. 특히 CR3022는 최근 중국 연구팀의 실험으로도 검증됐으며 이는 이번에 수행한 시뮬레이션의 결과가 실제와 잘 들어맞는다는 걸 의미합니다. 

박대의 CEVI 융합연구단 선임연구원은 “연구를 진행해 공개하는 동안 중국 연구팀에서도 CR3022가 신종 코로나바이러스에 결합한다는 것을 실험을 통해 확인했다고 바이오아카이브에 공개했다”며 “시뮬레이션으로 항체를 찾는 연구가 효과가 있음을 보여주는 결과”라고 말했습니다.

연구팀은 현재 개발중인 코로나19 치료제와 백신에도 시뮬레이션을 적용해 항체 후보물질을 빠르게 찾아낼 계획입니다. 박 연구원은 “시뮬레이션은 위중한 상황에 대응하기 위해 가장 빠르게 연구해야 할 것이 무엇인지를 정하는 작업”이라며 “이번 연구는 세계 제약사와 연구자들에게 필요한 정보를 공개하고 빠르게 백신을 개발하는 걸 돕는 의미가 있다”고 말했습니다.

연구팀은 연구결과를 우선 공유하기 위해 이번 연구를 생물학 분야 논문 선공개 사이트인 ‘바이오아카이브’에 지난달 27일 공개했습니다. 최근 코로나19 관련 연구결과는 논문 선공개 사이트에 우선 공개된 후 동료 평가 등 논문 등재 절차를 거쳐 학술지에 게재되고 있습니다. 

연구팀이 활용한 신종 코로나바이러스의 구조도 제이슨 멕렐란 미국 텍사스대 교수가 국제학술지 ‘사이언스’에 지난달 19일 논문을 발표하기 나흘 전인 15일 바이오아카이브에 처음으로 공개한 바 있습니다.