미국의 마운트 시나이,  아이칸 의대 (Icahn School of Medicine at Mount Sinai)의 연구진들은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 변이 (돌연변이)들이 어디에 집중되어 있는 지를 로나 바이러스에 대항하는 사람의 항체의 단백질 서열로부터 확보한 항원결합부위와 비교하면서 오미크론과 같은 변이 코로나바이러스가 사람의 면역체계를 어떻게 따돌리는지 (outsmart) 보여주는 단백질 결합부위에 대한 지도를 제시했습니다.

코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)가 인체의 호흡기를 침투하는 데, 핵심적인 역할을 하는 스파이크 (Spike) 단백질과 결합한 1000개 이상의 사람 항체의 3차원 구조를 분석해 사람의 항체가 담당하는 체액성 면역의 취약점을 밝혀냈고, 이를 국제학술지 'Cell Systems'에 21일발표했습니다. 사람의 면역체계는 주로 바이러스의 스파이크 단백질을 주요 항원으로 인식하여 여기에 대한 항체를 생산하여 바이러스 표면을 항체와 결합시킨 다음, 기관지의 바이러스 표적세포 (표면의 수용체 단백질 ACE2)에 바이러스들이 결합하는 것을 방지하고, 추가로 바이러스와 결합한 항체를 인식하는 탐식세포 (phagocytes) 들의 작용으로 감염성 바이러스를 제거하는 방식으로 바이러스에 대한 인체를 보호 (면역화)하게 됩니다. 그런데, 수많은 사람들에게서 확보한 항체들의 단백질 서열과 이를 바탕으로 제작한 3차 입체구조를 통해 이들 항체가 스파이크 단백질의 어느 부위 (epitope)에 결합하는지를 파악했고, 추가로 현재까지 확보된 수많은 변이 코로나바이러스의 스파이크 단백질을 암호화하는 유전자의 염기서열을 분석한 다음, 이를 바탕으로 변이가 빈번하게 발생하는 부위를 항체 결합부위와 비교 분석하면서 바이러스가 어떻게 면역체계를 회피하는지, 우리는 이를 어떻게 극복할 수 있는지에 대한 실마리를 제공하는 연구를 수행했습니다.

치료용으로 사용되는 항체를 포함하여 현재까지 분석한 항체들이 스파이 단백질의 수용체 결합부위를 포함한 많은 부위들에 결합하는 특성을 보이지만, 신종 바이러스의 돌연변이가 이러한 부위들에 집중되면서 항체와 스파이크 단백질의 결합을 약화시키는 것을 확인하였습니다. 많은 사람에게서 확보한 아미노산 서열들이 서로 다른 항체들이 매우 유사한 구조를 결합부위로 활용한다는 면에서, 항체들이 항원을 무력화(중화)시키는 효과적인 방법/전략이 상당히 제한적이라는 점이 인식되면서, 바이러스가 이러한 약점을 우회하는 돌연변이를 효과적으로 활용한다는 것을 연구결과로 제시하였습니다.

이 연구진은 현재의 항체 수단들이 접근하지 못하는, “비교적 돌연변이가 덜 생기는,” 스파이크 단백질의 숨겨진 부위에 쉽게 접근하는 매우 안정적인 작은 항체 조각 (nanobody로 명명)의 활용을 통해 극복할 수 있을 것이라는 점을 강조하고 있습니다. 그래서 여러 종류의(부위에 결합할 수 있는) 차세대 항체를 미리 디자인하여 한번에 환자에게 투여함으로서, 바이러스 단백질의 여러 부분에 결합키겨 인체의 면역체계를 회피하기 어렵도록 만든다면, 변이 바이러스의 생성이 어려워질 것이라는 전략을 추가로 제시하고 있습니다.

물론, 이러한 연구결과 현재의 백신 전략이 쓸모없다는 것을 의미하는 것이 아니며, 면역 회피를 하는 많은 감염성 질환에 대한 예방에서 기존의 방식의 효능이 감소하거나 사라질 경우 대안을 제시하는 것이 됩니다.

위 내용은 다음의 링클르 통해 볼 수 있습니다.

 https://www.cell.com/cell-systems/abstract/S2405-4712(25)00285-6