원자 레벨에서 본 코로나 19 중화 나노항체

 

(Three different classes of nanobodies act against a SARS-CoV-2 spike protein. Credit: CWRU)

(The first systematic classification of ultrapotent nanobodies reveals that the microscopic molecules work against SARS-CoV-2 in three ways. Credit: CWRU)

 세균이나 바이러스 등 외부 침입자를 공격하는 항체는 생각보다 큰 분자입니다. 과학자들은 SARS-CoV-2 바이러스를 무력화시키기 위해 항체 전부가 필요하지는 않다고 보고 있습니다. 따라서 SARS-CoV-2 바이러스에 결합하는 나노 항체 개발이 진행 중입니다. 나노 항체는 크기가 작아 다루기가 쉽고 보관도 용이할 뿐 아니라 같은 용량에 더 많은 중화항체를 인체에 투입할 수 있습니다. 작은 크기로 흡수 역시 더 쉽다는 장점이 있습니다. 

 피츠버그 의대 (University of Pittsburgh School of Medicine)와 케이스 웨스턴 리저브 대학 (Case Western Reserve University)의 과학자들은 나노 항체가 바이러스의 S 단백질 (돌기 단백질)에 결합해 SARS-CoV-2 바이러스의 결합 능력을 무력화시키는 모습을 거의 원자 수준까지 디테일하게 조사했습니다. 그 결과 여러 종류의 나노 항체를 크게 세 개의 클래스로 나눌 수 있다는 점을 확인했습니다. 

 면역 시스템은 칩입자를 잘게 부순 후 여기에 결합할 수 있는 항체를 만들기 때문에 하나의 항원에 대해서 여러 개의 다른 항체가 만들어질 수 있습니다. 덕분에 결합 부위에 변이가 발생해도 여전히 면역력을 지닐 수 있는 것입니다. 

 연구팀은 라마에서 얻은 8개의 강력한 나노 항체를 고해상도 냉동 전자 현미경 (Cryoelectron microscopy)으로 분석해 결합 방식에 따라 크게 세 가지 형태로 분류했습니다. 

 Class I : 바이러스가 인간 세포에 직접 결합하는 부위에 결합하는 나노 항체로 중화 능력이 가장 뛰어남

 

 Class II : 돌기 단백질에서 쉽게 변하지 않는 부위에 결합하는 나노 항체로 변이 바이러스에 대한 높은 중화 능력을 지님

 Class III : 큰 항체가 결합하기 어려운 부위에 결합하는 나노 항체로 바이러스 단백질이 접히는 것을 방해해 사람 세포로 들어가는 과정을 방해 

 이렇게 서로 다른 기전을 이해하면 한 곳이 아니라 여러 곳을 동시에 방해하는 더 효과가 우수한 나노 항체 치료제 개발이 가능할 것으로 기대됩니다. 항체 치료제는 아직도 갈길이 멀지만, mRNA 백신처럼 코로나 19가 새로운 돌파구를 찾아낼 기회가 될지도 모릅니다. 

 참고 

Dapeng Sun et al, Potent neutralizing nanobodies resist convergent circulating variants of SARS-CoV-2 by targeting diverse and conserved epitopes, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24963-3

https://phys.org/news/2021-08-near-atomic-ways-thwart-sars-cov-variants.html