코로나19 바이러스 치료제의 원리. 혈장치료제, 항체치료제 비교
바이러스 표면에 나있는 돌기(스파이크) 때문에 코로나라는 이름이 붙여졌습니다. 이 스파이크 단백질이 우리 몸의 세포막에 있는 ACE2 수용체와 결합하면, 코로나19 바이러스는 세포속으로 들어가 증식할 수 있게 됩니다. 스파이크 단백질과 ACE2 수용체와의 결합을 막는 작용을 하는 것이 바로 코로나19 바이러스 치료제입니다. 이 포스팅에서는 코로나19 바이러스 치료제의 원리와 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.
글의 순서
코로나19 바이러스에 감염된다는 것
바이러스에 대한 항체의 역할
코로나19 바이러스 치료제 비교 : 혈장치료제 vs. 항체치료제
(1) 혈장치료제
(2) 항체치료제
코로나19 바이러스에 감염된다는 것
코로나 바이러스의 코로나는 동그란 공 모양에 나있는 돌기가 마치 왕관을 닮았다고 해서 붙여진 이름입니다. 이 돌기를 영어로는 스파이크(Spike)라고 하며, 당-단백질 복합체(글라이코프로틴, glycoprotein)로 구성되어 있습니다.
이 스파이크 단백질이 세포막에 있는 ACE2 수용체에 붙으면 ACE2 수용체에 결합된 채로 세포 속으로 들어가게 됩니다. ‘세포 속으로 코로나19 바이러스가 들어왔다’는 것은 ‘바이러스에 감염되었다’와 같은 말입니다. 바이러스 검사를 하면 확진자가 되는 것입니다.
※ ACE2 : Angiotensin Converting Enzyme 2, 안지오텐신 전환효소 2
바이러스에 대한 항체의 역할
만약, 바이러스의 스파이크 단백질이 세포막의 ACE2 수용체에 붙지 못하도록 한다면 어떻게 될까요? ACE2 수용체와 결합되지 못하므로, 세포 속으로 들어가지 못하게 됩니다. 바이러스는 세포 속의 리보솜을 이용해야만 복제가 가능한데, 세포 속으로 들어가지 못한다면, 바이러스가 증식할 수 없습니다. 세포 밖에 있는 코로나19 바이러스는 우리의 면역 세포가 처리하게 됩니다.
이와 같이 코로나19 바이러스가 세포 속으로 들어가지 못하도록 만드는 것이 바로 코로나19 바이러스 치료제입니다. 지금 개발되고 있는 바이러스 치료제들은 항체를 기반으로 하고 있습니다. 바이러스가 세포 속으로 침투하기 직전에 항체들이 코로나19 바이러스 스파이크에 달라 붙어 세포막의 ACE2 수용체와 결합하지 못하게 만드는 것입니다.
코로나19 바이러스 치료제 비교 : 혈장치료제 vs. 항체치료제
항체를 기반으로 하는 코로나19 바이러스 치료제는 스파이크 단백질에 잘 반응하는 중화항체를 어떻게, 얼마나 만드느냐에 따라 2가지로 분류할 수 있습니다. 하나는 혈장치료제이고, 다른 하나는 항체치료제입니다. 여기서, 중화항체(Neutralizing Antibody)란 바이러스나 독소 같은 항원에 결합하여 이 항원의 작동을 막는 역할을 하는 항체를 뜻합니다. 중화항체는 항원이 가진 독성작용, 효소 활성 또는 바이러스의 감염력을 잃게 만드는 중화작용을 합니다.
(1) 혈장치료제
혈장치료제를 이해하기 위해서는 우리 몸의 피를 먼저 살펴볼 필요가 있습니다. 혈액은 혈구세포와 혈장으로 구성됩니다. 혈구세포에는 감염을 예방하는 백혈구, 산소와 영양소를 세포로 운반해주는 적혈구, 그리고 상처가 났을 때 피를 멈추게 해주고 치료하는 혈소판이 있습니다. 피에서 혈구세포를 제외한 나머지 55% 정도는 액체로 구성된 혈장입니다.
이 혈장에는 탄수화물, 아미노산과 같은 영양성분과 함께 중화항체도 들어 있습니다. 코로나19 확진 후 완치된 사람의 혈액에서 혈장을 채취한 후 중화항체만 분리해서 만든 고농축의 치료제가 바로 혈장치료제입니다.
혈장치료제를 투여하면, 투여한 즉시 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질에 중화항체가 달라붙어 세포막의 ACE2 수용체와 결합하지 못하게 합니다. 결과적으로 바이러는 세포속으로 들어가지 못하므로 증식하지 못하며, 바이러스의 증식을 억제하기 때문에 치료효과가 빨리 나타나게 됩니다.
물론 치료효과가 빠르다는 장점과 함께, 단점도 있습니다. 중화항체를 뽑아낼 때 불순물도 함께 제거해야 합니다. 불순물이 제대로 제거되지 않았을 때 불순물에 의해서도 감염될 수 있으며, 환자에 따라서는 거부반응이 있기도 합니다. 또한 중화항체를 코로나19 완치자의 혈장에서 뽑아내야하기 때문에 대량생산이 힘듭니다. 그래서 비싸기도 합니다. 이 때문에 항체치료제가 더욱 주목을 받고 있습니다.
(2) 항체치료제
코로나19 완치자에게서 혈장을 채취하는 것은 혈장치료제와 동일합니다. 여기서 항체만을 뽑아낸 다음 실험실에서 증폭시킵니다. 실험실 단위에서 개발된 이 방법을 대량생산이 가능하도록 하여 만들어낸 치료제가 바로 항체 치료제입니다.
항체치료제 개발의 세계적인 추세는 단클론항체를 이용하는 것입니다. 단클론 항체(monoclonal antibody, mAb)는 단 하나의 B 세포가 항원의 자극을 받아 증식하는 항체를 의미합니다. 물론 증식되는 항체는 유전적으로 동일한 개체들입니다. 단클론항체는 항원-항체 반응이 일어날 때 항원의 특정 부위에만 결합하게 됩니다. 코로나19의 경우에는 이 특정 부위가 바로 스파이크 단백질과 ACE2 수용체가 결합하는 부위입니다.
다시 정리하면, 항체치료제는 한 종류의 항원 결정기에만 결합하는 항체인 단클론항체를 이용해 코로나19 바이러스 스파이크 단백질에 선택적으로 결합할 수 있게 한 것입니다. 화학적 치료제에 비해 부작용의 가능성이 적고 예방 용도로도 사용이 가능하기 때문에 개발이 활발히 진행중입니다. 이미 개발된 치료제도 있습니다.
마치며 …
코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 무엇인지? 코로나19 바이러스는 세포에 어떻게 침투하는지를 살펴본 적이 있습니다. 이번 포스팅에서는 어떤 방법을 써서 코로나19 바이러스가 세포 속으로 들어가지 못하게 하는지를 알아보았습니다.
이 방법을 구체화한 것이 바로 코로나19 치료제입니다. 세포속으로 들어가지 못하게 하는 주역이 바로 항체입니다. 항체를 기반으로 하는 코로나19 치료제는 혈장치료제와 항체치료제로 구분할 수 있습니다.
혈장치료제는 코로나19 확진자의 혈장에서 불순물 등을 걸러내고 중화항체를 뽑아낸 후 환자에게 투여하는 치료제입니다. 항체치료제는 한 종류의 항원 결정기에만 결합하는 항체인 단클론항체를 이용해 코로나19 바이러스 스파이크 단백질에 선택적으로 결합할 수 있게 한 것입니다.
넘쳐나는 뉴스에서 중심을 잡을 수 있도록 코로나19 치료제에 대해 정리해보았습니다. 코로나19 극복을 위해 바이러스를 이해하고 바이러스를 대비할 수 있는 기회가 되길 바랍니다.
연관 포스팅 :
1. 세포 구조 3D 뷰 : 바이러스, 면역, 그리고 대사를 이해하기 위한 …
2. 코로나19 극복을 위한 지식 : 바이러스가 세포에 침투하는 방법
3. 세포 침투의 열쇠! 코로나19 스파이크 단백질
4. 코로나19 치료제 개발 어디까지 왔나. 셀트리온 서정진 회장 뉴스공장 인터뷰 내용 (1)
참고자료
[1]코로나19 백신 & 치료제, 어디까지 왔나? / 코로나19 확진자 입원시 주요증상은? / 혈장치료제, 항체치료제의 차이 / TV닥터 인사이드 부산MBC 20201221 방송
[2] [네이버 지식백과] 중화반응 [neutralization(reaction), 中和反應] 간호학대사전
[3] 항체치료제의 엇갈린 운명, 우리나라는?, 팜뉴스
[4] 제41강:ACE2를 공격하는 코로나 바이러스에 걸렸더니, DR. Ezra Hangjun Jang 장항준 내과TV
[5] [네이버 지식백과] 단클론 항체 [Monoclonal antibody (mAb)] (분자·세포생물학백과)
[6] [네이버 지식백과] 항원결정기 [antigen determinant] (식품과학사전)