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코로나19 회복 환자서 얻은 수천 종 '항체 칵테일' 치료 효과 쏠쏠하네

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코로나19 회복 환자서 얻은 수천 종 '항체 칵테일' 치료 효과 쏠쏠하네

2020.06.17 08:00

미국-유럽 연구팀 등 15일 '사이언스'에 코로나 항체치료제 논문 5편 발표

美 리제네론, "항체치료제 '칵테일 투약' 효과 확인

 

미국 생명공학사 리제네론 사가 발굴한 항체치료제 후보물질 가운데 두 개인 REGN10933(연한 녹색과 하늘색)과 REGN10987(노란색과 빨간색)가 사스코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 결합부위(RBD, 진한 파란색 부위)와 결합한 모습을 그림으로 묘사했다. 연구팀은 서로 같은 부위에 결합하지 않고 경합하지 않는 두 종의 항체치료제를 칵테일로 사용하면 항체를 피하는 바이러스의 변이를 피할 수 있어 효과가 더 좋다고 ′사이언스′ 15일자에 발표했다. 좌우 그림은 표현만 다를 뿐 같은 단백질 구조를 나타내고 있다. 사이언스 논문 캡쳐

미국 생명공학사 리제네론 사가 발굴한 항체치료제 후보물질 가운데 두 개인 REGN10933(연한 녹색과 하늘색)과 REGN10987(노란색과 빨간색)가 사스코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 결합부위(RBD, 진한 파란색 부위)와 결합한 모습을 그림으로 묘사했다. 연구팀은 서로 같은 부위에 결합하지 않고 경합하지 않는 두 종의 항체치료제를 칵테일로 사용하면 항체를 피하는 바이러스의 변이를 피할 수 있어 효과가 더 좋다고 '사이언스' 15일자에 발표했다. 좌우 그림은 표현만 다를 뿐 같은 단백질 구조를 나타내고 있다. 사이언스 논문 캡쳐

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 사태가 진정될 기미가 보이지 않는 가운데 유력한 치료제 후보인 ‘항체치료제’ 연구가 잇따라 성과를 내고 있다.


미국 생명공학기업 리제네론은 코로나19에서 회복한 환자로부터 수천 종의 항체를 분리한 뒤 이들을 두 종씩 함께 투여하는 ‘칵테일 치료제’로 개발할 경우 치료 효과가 높아진다는 사실을 세포실험으로 알아냈다고 국제학술지‘사이언스’에 15일 공개했다. 

 

리제네론은 유력한 항체 칵테일치료제 후보물질도 선정해 임상시험을 시작한 상태다. 같은 날 미국 스크립스연구소 등은 코로나바이러스에 효과를 보이는 새로운 단일클론항체를 발굴해 역시 사이언스에 3편의 논문으로 발표했다.


●코로나19 항체치료제 후보물질 ‘칵테일’ 투약 임상 나선 리제네론


항체치료제는 바이러스의 특정 단백질(항원)을 인식한 뒤 결합해 활성을 무력화시키는 ‘항체’를 혼자 또는 여러 종 투여해 바이러스 감염을 치료하는 약이다. 단기적으로 면역력을 형성해 수 주간 감염을 막는 부수적 효과도 있다. 보통은 항체를 분리, 정제한 ‘단일클론항체’ 형태를 쓴다. 16일 미국의학협회의 코로나19 치료제 임상정보사이트에 따르면, 단일클론항체는 전체 치료제 임상시험 1117건 가운데 10%인 113건을 차지해 항말라리아제에 이어 두 번째로 많이 연구되고 있다.


조한나 핸슨 리제네론 연구원팀은 미국 메릴랜드대 의대, 싱가포르 국립감염병센터팀과 공동으로 코로나19 회복 환자에게 분리한 항체와 유전자 변형 쥐를 이용해 수천 종의 항체를 분리한 뒤 이 가운데 코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 특정 영역과 결합하는 항체를 선별했다.

 

특히 사스코로나바이러스-2의 표면 단백질의 하나로 바이러스가 인체 세포에 침투할 때 인체 세포 표면의 ‘문고리 단백질’인 안지오텐신전환효소2(ACE2)를 인식하는 데 핵심 역할을 하는 ‘스파이크 단백질’의 결합부위(RBD)와 결합하는 항체를 집중적으로 분리했다.
연구팀은 이런 항체를 두 개 조합해 투여하는 방법의 효과를 연구했다. 핸슨 교수는 “하나의 항체를 쓸 때는 바이러스가 항체를 피하기 위해 변이를 일으킬 수 있는데, 두 개의 항체를 혼합해 사용하면 이를 방지할 수 있다”고 설명했다. 


앨리나 바움 리제네론 연구원과 핸슨 연구원이 주도한 연구진이 발굴한 항체 가운데 8종을 선별해 효과를 집중적으로 확인했다. 리제네론의 항체치료제 후보물질에는 REGN에 5자리 일련번호가 붙는다. REGN10989와 10987, 10933, 10934, 10964, 10964, 10954, 10984, 10986 등이 효과적인 8종의 항체치료제 후보물질로 선별됐다.


연구팀은 3월 말까지 수집된 사스코로나바이러스-2 게놈 7000여 개를 분석한 뒤 이 가운데 16개의 다양한 RBD 변이를 선정해 8개 항체치료제 후보물질이 항바이러스 효과를 내는지 확인했다. 그 뒤 사스코로나바이러스-2의 스파이크 단백질을 표면에 만들지만 위험하지 않은 가짜 사스코로나바이러스-2를 만들어 ACE2를 발현시키는 인체세포에 감염시킨 뒤 항체를 투여하고 변이 여부를 추적했다. 

 

미국 국립의학협회가 제공하는 코로나19 치료제 임상정보 데이터베이스에 따르면 현재 1100개가 넘는 치료제 임상시험이 진행 중이거나 계획돼 있다. 이 가운데 항체치료제는 113건으로 10%를 차지하며, 단일 유형으로는 항말라리아치료제에 이어 두 번째로 많다. 미국국립의학협회 코로나19 임상정보 데이터베이스 캡쳐
미국 국립의학협회가 제공하는 코로나19 치료제 임상정보 데이터베이스에 따르면 현재 1100개가 넘는 치료제 임상시험이 진행 중이거나 계획돼 있다. 이 가운데 항체치료제는 113건으로 10%를 차지하며, 단일 유형으로는 항말라리아치료제에 이어 두 번째로 많다. 미국국립의학협회 코로나19 임상정보 데이터베이스 캡쳐

그 결과 아무리 효과가 뛰어난 항체치료제도 하나만 투여했을 때엔 항체를 회피하는 변이가 발생했다. 바움 연구원은 “이런 현상을 막을 방법은 서로 같은 RBD에 결합하지 않거나 부분적으로만 같은 RBD에 결합하는 항체 두 종을 짝 지워 칵테일 치료제로 사용했을 때뿐”이라고 말했다. 


현재 리제네론사는 REGN10933과 REGN10987 두 종의 후보물질을 투약하는 칵테일 치료제를 선정해, 19명의 코로나19 환자와 그 밀접접촉자를 대상으로 치료제의 위험성을 확인하고 적정 투약 농도를 결정하는 임상 1상을 진행 중이다. 


●새로운 단일클론항체 발굴도 봇물


이날 사이언스에는 새로운 단일클론항체를 발굴한 연구 결과도 세 편 논문으로 공개됐다. 미국 스크립스연구소와 국제비영리기구인 국제에이즈백신이니셔티브(IAVI) 샌디에이고 캘리포니아대 의대팀은 중등 및 중증 코로나19 환자 3명에게서 항체를 생산하는 면역세포(B세포) 1800여 개를 찾은 뒤 항체의 유전자 염기서열을 수집했다.

 

그 뒤 항체를 분리해 ACE2를 발현시키는 인체세포에 투여해 바이러스를 막는 효과가 있는지 확인하는 방식으로 RBD 두 지역에 결합하는 항체와 스파이크 단백질 중 RBD 외 영역에 결합하는 항체 등 총 두 종의 항체를 새롭게 발굴하는 데 성공했다. 실험동물인 햄스터에게 항체를 투약하고 바이러스를 주입해 치료 효과를 확인하는 실험도 거쳤다. 연구팀은 이 치료제 후보물질이 치료는 물론 단기적 예방에도 활용될 수 있을 것이라고 보고 백신 디자인에 활용할 계획이다.

 

석차옥 서울대 화학부 교수와 임원필 미국 리하이대 교수팀은 코로나19 바이러스가 인체세포에 침투할 때 중요한 역할을 하는 스파이크 단백질의 정교한 구조를 당 분자까지 포함해 밝히는 데 성공했다. 서울대 제공
석차옥 서울대 화학부 교수와 임원필 미국 리하이대 교수팀은 코로나19 바이러스가 인체세포에 침투할 때 중요한 역할을 하는 스파이크 단백질의 정교한 구조를 당 분자까지 포함해 밝히는 데 성공했다. 서울대 제공

엘리스 랜다이스 IAVI 수석연구원은 “우리의 목표는 약이 가장 절실한 저개발국가 등에서 이 약을 사용할 수 있게 하는 것”이라며 “동물실험과 임상시험이 순조롭게 진행된다면, 빠르면 내년 1월에는 의료현장에서 사용될 수 있을 것으로 기대한다”이라고 말했다.


네덜란드 암스테르담대 연구팀과 미국 코넬대팀 역시 비슷한 방식으로 403개의 단일클론항체를 발굴하고 그 중 2개가 감염을 막을 가능성이 있다고 같은 날 사이언스에 발표했다. 미국 텍사스대 연구팀은 코로나19가 아닌 중증호흡기증후군(SARS, 사스) 회복 환자로부터 항체 200개를 분리한 뒤 사스코로나바이러스-2와 박쥐 코로나바이러스 등 다른 코로나바이러스에도 효과를 발휘하는 단일클론항체 8종을 발굴해 역시 사이언스에 발표했다. 


사이언스는 “세 편의 단일클론항체 연구 모두 코로나19 등 다양한 코로나바이러스 감염증에 효과적인 치료제 및 백신 개발에 도움을 줄 것”이라고 평했다.
 

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