(Transmission electron micrograph of SARS-CoV-2 virus particles, isolated from a patient. Image captured and color-enhanced at the NIAID Integrated Research Facility (IRF) in Fort Detrick, Maryland. Credit: NIAID)
상당한 성과를 거두고 있는 백신과는 달리 코로나 19 치료제 개발은 상대적으로 더딘 편입니다. 바이러스의 증식을 막는 항바이러스제나 혹은 바이러스의 돌기 단백질과 결합하는 항체 치료제 모두 한계가 있어 현재까지 사망률을 감소시키는데 가장 좋은 약물은 항바이러스제가 아니라 면역 억제제인 덱사메타손인 상황입니다. 여기에 항바이러스제는 변이가 발생하면 더 효과가 떨어질 가능성이 있습니다.
노스 캘롤라이나 주립 대학의 연구팀은 새로운 접근법을 시도했습니다. 돌기 단백질에 결합해 바이러스의 세포 침투 능력을 무력화시키는 항체 대신 아예 ACE2 수용체가 있는 폐 세포 일부를 사용하는 것입니다. 연구팀은 인간 폐 스페로이드 세포 human lung spheroid cells (LSCs)를 배양한 후 이를 파괴해 ACE2 수용체가 있는 세포막 조각을 분리했습니다. 목적은 진짜 세포 대신 바이러스가 실수로 결합할 나노 디코이 (Nanodecoy)를 만드는 것입니다.
나노 디코이가 기존의 항체 치료제와 다른 점은 진짜 세포의 일부라는 사실입니다. 바이러스는 계속해서 항체가 결합하는 부위만 바꿔 백신이나 치료제의 효과를 벗어나려고 할 수 있습니다. 이 때 중요한 것은 항체는 회피해도 진짜 ACE2 수용체는 회피해서는 안된다는 것입니다. 따라서 어떤 변이든 진짜 ACE2 수용체에는 결합할 수밖에 없습니다. 나노 디코이는 진짜 ACE2 수용체로 바이러스를 유인해 결합하고 증식하지 못하게 만드는 용도입니다.
연구팀은 쥐와 마카크 원숭이를 이용한 동물 모델을 통해서 나노 디코이가 바이러스 증식 억제와 염증 감소에 도움을 준다는 사실을 확인했습니다. 연구팀에 따르면 세포 한 개로 나노 디코이 11,000개를 만들 수 있습니다. 다만 바이러스의 숫자 역시 매우 많다는 점을 생각할 때 많은 양의 나노 디코이가 필요합니다. 참고로 나노 디코이는 스프레이 형태로 호흡기에 투여해 호흡기 점막에서 바이러스를 기만합니다.
실제 인간에서 코로나 19 치료 효과가 있을지는 검증이 필요하지만, 가능하다면 상당히 획기적인 방법이 될 수도 있습니다. 어떤 변이 바이러스에도 영향을 받지 않을 뿐 아니라 원리상 코로나 19가 아닌 다른 호흡기 바이러스 감염에서도 동등한 효과를 기대할 수 있습니다. 또 인체 세포를 사용하기 때문에 부작용 가능성이 적습니다. 이미 감염된 환자에 치료제로 투여하는 것은 물론 밀접 접촉자에서 예방적으로 사용하기에도 적당합니다.
물론 실제 효과가 있을지, 그리고 합리적인 가격에 대량 생산이 가능할지는 앞으로 검증이 필요한 부분입니다. 기발한 아이디어만큼 좋은 성과를 거둘 수 있을지 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2021-06-nanodecoy-therapy-neutralizes-sars-cov-virus.html
Zhenhua Li et al, Cell-mimicking nanodecoys neutralize SARS-CoV-2 and mitigate lung injury in a non-human primate model of COVID-19, Nature Nanotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41565-021-00923-2
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