오병하 카이스트 생명과학과 교수.(사진=카이스트)

한국과학기술원(KAIST·카이스트) 연구진이 오미크론을 포함한 코로나19 변이 바이러스 대다수에 치료 효과를 나타낼 수 있는 ‘중화항체’를 공개했다.

4일 카이스트에 따르면 오병하 생명과학과 교수 연구진은 현재 유행 중인 모든 코로나19 변이 바이러스에 대응이 가능한 중화항체를 개발했다. 중화항체는 병원체가 신체에 침투했을 때 생화학적으로 미치는 영향을 중화, 세포를 방어하는 치료 효과를 나타낸다. 연구진은 해당 중화항체를 자체적으로 개발한 ‘계산적 항체 디자인(항원 특정 부위를 인식해 결합하는 항체를 찾는 방법)’을 통해 발굴했다.

연구진이 개발한 중화항체는 바이러스 항원에서 변이가 생기지 않는 부분에 강력하게 결합한다. 변이가 빠르게 나타나 방역 대응이 어려운 코로나19 팬데믹 상황에 도움이 될 것으로 기대되는 대목이다. 연구진은 실제로 해당 중화항체가 오미크론을 포함해 알려진 SARS-CoV-2의 모든 변이 바이러스에서 우수한 중화 능력 지표를 확인했다. SARS-CoV-2는 코로나19 감염을 유발하는 바이러스를 말한다.

연구진은 이 때문에 해당 항체가 ‘범용 코로나 치료항체’가 될 수 있다고 봤다. 연구진은 “이번에 개발된 계산적 항체 디자인 기술은 항원의 특정 부위에 결합하는 항체를 발굴하는 새로운 방법으로서 그 응용성이 넓고 기술적 가치가 높다”고 설명했다.

계산적 단백질 디자인 기법을 이용한 항원 특정 부위를 인식하는 항체 발굴 개념도.(자료=카이스트)

RNA 바이러스인 SARS-CoV-2는 바이러스 표면 스파이크 단백질을 통해 인간 ACE2 단백질과 결합, 세포내로 침투한다. 해당 바이러스에 감염된 환자는 중증급성호흡기 증상을 보인다.

지금까지 세계 제약회사 연구진은 이 같은 코로나19 바이러스의 작동 기전을 고려해 수용체 결합 부위에 붙는 중화항체 △에테세비맙 △밤라니비맙 등을 개발했다. 해당 항체들은 최초에 유행한 코로나19 바이러스에는 효과를 나타냈다. 그러나 알파·베타·델타 등의 변이 바이러스에는 중화능이 없거나 떨어지는 것으로 보고되고 있다. 연구진은 변이 바이러스에 해당 항체의 효과가 떨어지는 이유에 대해 “바이러스의 항체 인식부위 서열에 변이가 생겨 항체가 더 이상 제대로 결합하지 못하게 되기 때문”이라고 설명했다.

연구진이 계산적 단백질 디자인 방법으로 발굴한 중화항체는 바이러스 항원에서 변이가 생기지 않는 부분에 결합하는 만큼 향후 새 중증호흡기증후군 유발 코로나바이러스에도 대응이 가능할 것으로 기대된다. 해당 중화항체는 SARS-CoV-2의 변이 바이러스뿐 아니라 △SARS-CoV-1 △천산갑 코로나 바이러스에도 강력한 결합력을 보이며 우수한 중화 능력을 나타냈다.

이번 연구는 카이스트 코로나대응 과학기술뉴딜사업단과 한국과학재단 기초과학연구실 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구진의 실험 결과는 SCI급 국제학술지인 ‘mAbs’에 게재됐다. 논문명은  다.  제1 저자는 정보성 카이스트 생명과학과 박사과정이다. 이번 연구에는 조현수 연세대학교 교수 연구팀과 김균도 한국화학연구소 박사 연구팀도 참여했다. 현재 코로나19 우세종으로 자리를 잡고 있는 변이 바이러스 ‘오미크론’은 논문 발표 후 출연했다. 연구진은 추가 연구를 통해 해당 중화항체가 오미크론에도 효과가 있는 점을 실험적으로 입증했다.

오병하 카이스트 교수는 “이번에 개발한 항체는 아미노산 서열이 거의 바뀌지 않는 표면에 결합하기 때문에 향후 출현할 수 있는 신·변종 코로나바이러스에 즉각 대응할 수 있는 치료 물질이 될 수 있다는데 큰 의의가 있다”며 “이번 연구를 통해 개발한 계산적 항체 디자인 방법은 실험적으로는 얻기 어려운 항체를 개발하는데 널리 이용될 것으로 기대한다”고 말했다.
 

돌연변이가 생기지 않는 항원 부위를 인식하는 항체의 모식도. (왼쪽)항원-항체 복합체 구조에 표시한 주요 돌연변이 부위. (오른쪽) 변이 바이러스 스파이크 수용체 결합 부위의 돌연변이들.(자료=카이스트)