국제 과학자팀 오미크론 중화 항체 식별

국제 과학자 팀이 오미크론(omicron) 및 기타 SARS-CoV-2 변이체를 중화하는 항체를 확인했다. 이 항체는 바이러스가 돌연변이될 때 본질적으로 변하지 않는 바이러스 스파이크 단백질의 영역을 표적으로 한다.

스파이크 단백질에서 이러한 “광범위한 중화” 항체의 표적을 식별함으로써 오미크론 변이체뿐만 아니라 미래에 나타날 수 있는 다른 변이체에 대해서도 효과적인 백신 및 항체 치료제를 설계하는 것이 가능할 수 있다.

Howard Hughes Medical Institute 연구원이자 미국 시애틀의 워싱턴 대학교 의과대학( University of Washington School of Medicine) 생화학 부교수 David Veesler는 “이 발견은 스파이크 단백질의 고도로 보존된 부위를 표적으로 하는 항체에 집중함으로써 바이러스의 지속적인 진화를 극복할 수 있는 방법이 있음을 알려준다”고 말했다.

Veesler는 스위스 Vir Biotechnology Huumab Biomed SA의 Davide Corti와 함께 연구 프로젝트를 주도했다.

연구 결과는 Nature 저널에 12월 23일 게재됐다. 연구의 주 저자는 Elisabetta Cameroni와 Christian Saliba(Humabs), John E. Bowen(UW Biochesmry) 및 Laura Rosen(Vir)다.

오미크론 변이체는 스파이크 단백질에 37개의 돌연변이가 있으며, 이를 통해 세포에 달라붙어 침입한다. 이것은 비정상적으로 많은 수의 돌연변이다. 이러한 변화는 왜 변이체가 백신 접종을 받은 사람들을 감염시키고 이전에 감염된 사람들을 재감염시킬 수 있었던 이유를 부분적으로 설명하는 것으로 여겨진다.

Veesler는 “우리가 대답하려고 했던 주요 질문은 오미크론 변이체의 스파이크 단백질에 있는 이러한 돌연변이 집합이 세포에 결합하고 면역 체계의 항체 반응을 회피하는 능력에 어떤 영향을 미쳤는가이다”라고 말했다.

Veesler와 그의 동료들은 면역 체계가 약화된 사람에게 장기간 감염되거나 인간에서 동물 종으로 이동했다가 다시 되돌아오는 바이러스에 의해 오미크론의 많은 돌연변이가 축적되었을 수 있다고 여긴다.

이러한 돌연변이의 영향을 평가하기 위해 연구자들은 코로나바이러스처럼 표면에 스파이크 단백질을 생성하도록 유사 바이러스라고 하는 비활성화되고 복제되지 않는 바이러스를 조작했다. 그런 다음 그들은 오미크론 돌연변이가 있는 스파이크 단백질과 대유행에서 확인된 초기 변이체에서 발견되는 유사 바이러스를 만들었다.

연구원들은 먼저 스파이크 단백질의 다른 버전이 세포 표면의 단백질에 얼마나 잘 결합할 수 있는지 확인했다. 이 단백질을 안지오텐신 전환 효소-2(ACE2) 수용체라고 한다.

그들은 오미크론 변이 스파이크 단백질이 전염병 초기에 분리된 바이러스에서 발견된 스파이크 단백질보다 2.4배 더 잘 결합할 수 있음을 발견했다. Veesler는 “큰 증가는 아니지만 2002-2003년 SARS 발생 시 친화도를 증가시킨 스파이크 단백질의 돌연변이가 더 높은 전염성과 감염성과 관련이 있었다”고 말했다. 그들은 또한 오미크론 버전이 마우스 ACE2 수용체에 효율적으로 결합할 수 있다는 것을 발견했다. 이는 오미크론이 인간과 다른 포유류 사이에서 감염될 수 있음을 시사한다.

그런 다음 연구자들은 이전에 분리된 바이러스에 대한 항체가 오미크론 변이체에 대해 얼마나 잘 보호되는지 살펴보았다. 그들은 이전에 이전 버전의 바이러스에 감염되었거나 이전 버전의 바이러스에 대한 예방 접종을 받았거나 감염 후 예방 접종을 받은 환자의 항체를 사용하여 이를 수행했다.

그들은 초기 변종에 감염된 사람들과 현재 가장 많이 사용되는 6가지 백신 중 하나를 접종받은 사람들의 항체가 모두 감염 차단 능력이 감소했음을 발견했다.

이전에 감염된 사람들과 Sputnik V 또는 Sinopharm 백신과 단일 용량의 Johnson & Johnson을 받은 사람들의 항체는 오미크론 변이체가 세포로 들어가는 것을 차단하거나 “중화”하는 능력이 거의 또는 전혀 없었다. Moderna, Pfizer/BioNTech 및 AstraZeneca 백신을 2회 접종한 사람들의 항체는 일부 중화 활성을 유지했지만 다른 변종보다 20~40배 감소했다.

감염되고 회복된 후 2회 백신 접종을 받은 사람들의 항체도 활성이 감소했지만, 감소는 약 5배 미만으로 감염 후 백신 접종이 유용하다는 것을 분명히 보여준다.

Moderna와 Pfizer/BioNTech가 생산한 mRNA 백신의 3차 접종을 받은 경우 신장 투석 환자 그룹의 항체는 중화 활성이 4배만 감소한 것으로 나타났다. Veesler는 “이는 세 번째 용량이 오미크론에 대해 정말, 정말 도움이 된다는 것을 보여준다”라고 말했다.

현재 바이러스에 노출된 환자에게 사용하도록 승인 또는 승인된 하나를 제외한 모든 항체 치료법은 실험실에서 오미크론에 대한 활성이 전혀 없거나 현저히 감소했다. 연구에 따르면 중화 활성이 2~3배 감소한 소트로비맙(sotrovimab)이라는 항체는 예외였다.

그러나 이전 버전의 바이러스에 대해 생성된 더 큰 항체 패널을 테스트했을 때 연구원들은 오미크론을 중화하는 능력을 유지하는 4가지 종류의 항체를 확인했다. 각 클래스의 구성원은 SARS-CoV-2 변이체뿐만 아니라 사르베코바이러스(sarbecoviruses)라고 하는 관련 코로나바이러스 그룹에 존재하는 스파이크 단백질의 4가지 특정 영역 중 하나를 표적으로 한다. 단백질의 이러한 부위는 돌연변이가 발생하면 단백질이 잃게 되는 필수 기능을 수행하기 때문에 지속될 수 있다. 이러한 영역을 “보존”이라고 한다.

항체가 바이러스의 매우 다양한 변이체에서 보존된 영역의 인식을 통해 중화할 수 있다는 발견은 이러한 영역을 표적으로 하는 백신 및 항체 치료법을 설계하는 것이 돌연변이를 통해 나타나는 광범위한 변이체에 대해 효과적일 수 있음을 시사한다고 Veesler는 말했다.