그동안 과학자들은 코로나19 치료법을 찾기 위해 라마의 혈액에 주목해왔다.

그리고 라마의 혈액세포들이 바이러스의 활동을 제압할 수 있는 70여 종의 작은 항체들을 생성하고 있다는 사실을 확인하고 있었다.

라마의 혈액세포 안에는 항체와 함께 항체조각인 나노바디(Nanobodies)를 생성하고 있다. 최근 영국의 과학자들은 이 나노바디를 조합해 인공 나노바디를 제작했으며, 신종 바이러스를 성공적으로 퇴치하고 있다는 소식이다.

인공 나노바디로 코로나19 감염 막아

이번 연구 결과는 코로나19를 치료할 수 있는 뚜렷한 치료제가 없는 상황에서 효능이 확실한 치료제 개발 가능성을 말해주고 있다.

이번 연구에는 옥스퍼드 대학, 레딩 대학, PHE(Public Health England), 영국의 다이아몬드 광원 연구소(Diamond Light Source) 등이 공동 참여하고 있다.

연구 논문은 13일 ‘네이처 구조 분자 생물학(Nature Structural & Molecular Biology)’ 지에 게재됐다. 제목은 ‘Neutralizing nanobodies bind SARS-CoV-2 spike RBD and block interaction with ACE2’이다.

알려진 것처럼 라마, 낙타, 그리고 남미에 서식하는 낙타과 동물 알파카 등은 병원균에 대항해 매우 강력한 면역력을 지니고 있다.

이들 동물들이 강력한 면역력을 지니고 있는 것은 사람의 항체 크기에 비해 10분의 1 정도에 불과한 ‘나노바디(Nanobodies)’를 생성하고 있기 때문이다. 이 특수 항체는 항원에 대한 접근성이 매우 강해 뛰어난 면역력을 발휘하고 있었다.

또한 무독성 물질로 생분해가 가능, 부작용을 걱정할 필요가 없었기 때문에 과학자들은 이 나노바디를 모방, 다양한 치료제를 개발해왔다.

스위스에서 처음 개발돼 현재 세계적으로 그 효용성을 인정받고 있으며, 다수 제약 회사들이 경쟁적으로 새로운 나노바디 개발에 뛰어들고 있는 중이다. 최근 들어서는 10대 차세대 바이오기술에 선정된 바 있다.

영국의 과학자들은 이 나노바디를 모방해 코로나19 치료제를 개발할 수 있다고 보고, 다수의 기관이 협력해 공동연구를 진행하고 있었다.

타깃으로 삼은 것은 스파이크 단백질이다. 인체 세포에 있는 단백질 수용체 ‘ACE 2’와 결합해 세포에 침투하는 일을 전담하고 있는 단백질로 활동을 차단시킬 경우 바이러스의 인체 침투를 막을 수 있다고 판단했다.

이를 위해 레딩 대학 연구진은 라마 혈액에서 채취한 ‘피피(Fifi)’라 불리는 나노바디를 엮어 인공 나노바디를 제작했다. 그리고 이 새로운 나노바디를 통해 스파이크 단백질의 활동을 성공적으로 차단할 수 있었다.

“코로나19 초기 치료제 등장 예고”

연구팀은 논문을 통해 팬데믹 사태를 몰고 온 신종 바이러스(SARS-CoV-2)가 다른 코로나 바이러스들보다 전염성이 강하고, 심각한 증상을 유발하고 있다고 말했다.

그 이유는 바이러스 표면에 있는 스파이크 단백질이 사람 세포에 있는 단백질 수용체 ‘ACE2’와 결합하는 과정에서 매우 강력한 활동을 하고 있기 때문인데 라마의 항체 조각을 엮은 인공 나노바디를 통해 스파이크 단백질의 활동을 차단할 수 있었다고 설명했다.

지금까지 제작한 나노바디는 ‘H11-D4’와 ‘H11-H4’ 2종이다.

이 인공 나노바디를 신종 바이러스에 주입한 결과 돌기 모양을 한 스파이크 단백질의 수용체 결합 부위(RBD)를 묶어 사람 세포의 단백질 수용체 ‘ACE2’와의 결합을 철저히 차단시킬 수 있었다고 말했다.

그러나 연구진은 현재 진행되고 있는 연구가 초기 단계에 머물고 있다고 말했다. 그러나 이 라마에게서 유래한 나노바디가 코로나19 치료제로 발전할 수 있다며, 그동안의 연구 성과에 큰 의미를 부여했다.

논문 작성에 참여한 옥스퍼드 대학의 제임스 네이스미스(James Naismith) 교수는 “그동안의 실험 결과 특히 회복기 혈청(convalescent serum)이 큰 효능을 보였다.”고 설명했다.

회복기 혈청이란 바이러스에 감염된 후 일정 기간이 지난 다음 항체를 측정하기 위해 채혈한 혈청을 말하는 것으로 이번 연구 결과에서는 회복기에 있는 라마에게서 채취한 나노바디를 말한다.

네이스미스 교수는 “인공 나노바디를 제작하기 위해 사람의 항체에 라마의 나노바디를 결합시켜 하나로 만드는 방법을 사용했는데 강력한 바이러스를 차단하는 등 매우 뛰어난 효능을 보였다.”고 설명했다. 또한 네이스미스 교수는 “인공 나노바디를 통해 진단 효과를 거둘 수 있었다.”고 말했다.

이 외에도 스파이크 단백질이 사람의 항체를 만나면 자신을 숨기려는 반응을 하는데 인공 나노바디를 통해 이 스파이크 단백질의 실체를 밝혀냈다.

이번 프로젝트에 참여하고 있는 과학자들은 라마의 나노바디를 활용한 치료제 개발이 이루어질 것으로 확신하고 있는 중이다.

옥스퍼드 대학의 레이 오웬스(Ray Owens) 교수는 “오래지 않아 코로나19 환자를 위한 초기 치료제가 등장할 것”이라며, 치료제 개발에 대한 강한 의욕을 내비쳤다.