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영장류 실험서 코로나19 항체 형성·감염 방어 효과 잇따라 확인

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영장류 실험서 코로나19 항체 형성·감염 방어 효과 잇따라 확인

2020.07.31 14:41
붉은털원숭이(레서스 마카크) 역시 코로나19 관련 동물실험에 참여하고 있다. 위키미디어 제공
붉은털원숭이(레서스 마카크)를 활용해 백신 후보물질의 효능을 확인하는 실험 결과가 연이어 공개됐다. 위키미디어 제공

세계보건기구(WHO)가 31일까지 임상시험 마지막 단계인 3상에 돌입한 것으로 공식 확인한 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19, 코로나19) 백신 후보물질은 6종류다. 이들은 수천~수만 명의 자발적 참여자를 대상으로 1년 이상 백신의 효능을 확인하는 검사에 들어갔다. 이런 가운데 일부 백신 후보물질에 대한 영장류 동물실험 결과도 속속 공개되고 있다. 


영국 옥스퍼드대 제너연구소와 아스트라제네카는 자체 개발 중인 코로나19 백신 후보물질을 영장류에 접종한 뒤 바이러스를 인위적으로 감염시켜 방어 여부를 확인하는 공격접종시험(챌린지) 결과를 30일 ‘네이처’에 공개했다.

 

●옥스퍼드대-아스트라제네카 "중화항체 형성 확인...면역 반응도 활발"


옥스퍼드대와 아스트라제네카는 아데노바이러스의 유전물질에 코로나19 바이러스 항원을 만들 수 있는 유전자를 끼워 넣은 ‘전달체(벡터)’ 방식 백신 후보물질을 개발 중이다. 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)가 인체세포에 감염될 때 인체세포 표면의 ‘문고리’에 해당하는 ‘안지오텐신전환효소2(ACE2)’을 인식하는 스파이크 단백질의 전체를 항원으로 만든다. 


연구팀은 24마리의 붉은털원숭이(레서스 마카크)를 세 그룹으로 나눈 뒤 한 그룹에게는 백신을 1차례, 다른 그룹에는 백신을 28일 간격으로 2차례 맞히고 마지막 그룹에게는 가짜약(위약)을 접종했다. 그 뒤 모든 원숭이에게 사스코로나바이러스-2를 감염시키고 부작용 및 면역 반응을 확인했다. 


분석 결과 모든 영장류에서 백신 접종에 따른 부작용은 관찰되지 않았다. 반면 스파이크 단백질에 대한 항체는 접종 14일 뒤에 형성되기 시작하고 2차 접종시에는 더 많은 양이 형성된다는 사실을 확인했다. 바이러스를 공격접종할 때까지 항체 수는 최대 3배까지 증가했다. 바이러스의 독성을 떨어뜨리는 중화항체 역시 2차 접종 때 증가했으며 바이러스 공격접종할 때 최대 4배까지 증가했다(아래 그래프). 

 

옥스퍼드대와 아스트라제네카의 영장류 실험 결과 중 일부다. 왼쪽은 주요 항체로 꼽히는 이뮤노글로불린G(IgG)의 양(b)과 중화항체의양(c)을 비교한 것이다. 초록 삼각형은 대조군이고 빨간 원은 1차 접종만 한 경우, 파란 사각형은 2차까지 접종한 경우다. 네이처 논문 캡쳐
옥스퍼드대와 아스트라제네카의 영장류 실험 결과 중 일부다. 왼쪽은 주요 항체로 꼽히는 이뮤노글로불린G(IgG)의 양(b)과 중화항체의양(c)을 비교한 것이다. 초록 삼각형은 대조군이고 빨간 원은 1차 접종만 한 경우, 파란 사각형은 2차까지 접종한 경우다. 항체 및 중화항체가 접종 뒤 높은 농도로 형성됐으며 추가접종시 더 많이 형성됨을 알 수 있다. 네이처 논문 캡쳐

체내에 다른 면역세포의 활성을 높여주는 도움T세포 중 인터페론감마를 방출해 외부 침입 병원체를 없애는 대식세포를 활성화하는 도움T세포(1형 도움T세포)가 활발하게 증식했음을 확인했다. B세포를 활성화시켜서 체내에 항체를 대량 생산하도록 유도하는 2형 도움T세포도 비슷한 비율로 활성화했음도 확인했다. 이들은 각각 직접 바이러스를 공격하는 ‘세포성 면역 반응’과 항체를 생산해 바이러스에 대항하는 ‘체액성 면역 반응’을 담당한다. 


바이러스 감염 뒤에는 백신을 맞은 원숭이의 기관지와 하기도 조직 바이러스 검출량이 크게 줄어든다는 사실을 확인했다. 다만 코에서 배출되는 바이러스량은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 백신을 맞은 원숭이에게서는 폐렴 증세도 없었으며 중증 코로나19와 관련이 있는 것으로 추정되는 면역 단백질인 사이토카인 분비에 큰 차이가 발견되지 않았다. 

 

●모더나-NIAID 핵산백신, "체내 바이러스량 줄여...기도 및 폐 보호 효과 있어"


앞서 28일(현지시간) 미국 생명공학사 모더나와 미국국립알레르기감염병연구소(NIAID) 역시 영장류를 대상으로 시행한 백신후보물질의 공격접종시험 결과를 미국 의학학술지 뉴잉글랜즈의학저널(NEJM)에 발표했다. 모더나와 NIAID는 인체 내에서 항원을 만들 수 있는 RNA를 지질에 감싸 주입하는 핵산 방식의 백신을 개발하고 있다.


연구팀은 3~6세의 암수 붉은털원숭이(레서스 마카크) 24마리를 준비한 뒤 8마리씩 세 그룹으로 나눠 각각 고농도 및 저농도 백신 후보물질과 위약을 한 달 간격으로 두 차례 접종했다. 그 뒤 기도를 통해 사스코로나바이러스-2를 감염시키고 감염 전후 체내 바이러스 농도와 면역세포 활성을 측정했다.

 

모더나와 NIAID가 연구 중인 백신 후보물질을 영장류에 접종한 뒤 항체인 IgG(왼쪽)와 중화항체(오른쪽)의 형성 정도를 비교한 논문 속 그래프다. 파란 그래프는 저농도, 빨간 그래프는 고농도 접종을 했을 때다. NEJM 논문 캡쳐
모더나와 NIAID가 연구 중인 백신 후보물질을 영장류에 접종한 뒤 항체인 IgG(왼쪽)와 중화항체(오른쪽)의 형성 정도를 비교한 논문 속 그래프다. 파란 그래프는 저농도, 빨간 그래프는 고농도 접종을 했을 때다. NEJM 논문 캡쳐

연구 결과 스파이크단백질에 대한 항체와 중화항체가 형성된다는 사실을 확인했다. 면역계 활성화도 확인했다. 첫 번째 접종 뒤 세포성 면역과 관련이 있는 1형 도움T세포가 활발하게 증식했음을 확인했다. 1형 도움T세포는 2차 접종 뒤 활성이 더 높아졌다. 반면 직접 바이러스를 제거하는 세포독성T세포나, 체액성 면역과 관련이 있는 2형 도움T세포는 증식이 적은 것으로 나타났다. 


체내 바이러스 검사 결과 기도에서는 바이러스 접종 이틀 뒤에도 바이러스가 검출되지 않았다. 폐에서도 염증이 발견되지 않았다. 코에서의 바이러스 검출이 줄어들지 않은 옥스퍼드-아스트라제네카의 후보물질과 비교해, 모더나의 후보물질은 코에서의 바이러스 복제가 검출되지 않았다. 연구팀은 “백신 후보물질이 영장류에게 바이러스 독성을 없애는 효과를 어느 정도 발휘하며 상기도 및 하기도, 폐를 보호하는 효과도 있는 것으로 나타났다”고 결론 내렸다. 
 

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