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코로나19의비밀풀었다

아지빠 2020. 3. 24. 08:50




일 기초과학연구원(IBS)은 RNA연구단을 이끌고 있는 김빛내리 서울대 생명과학부 교수(단장)와 같은 학교 장혜식 생명과학부 교수(IBS연구위원 겸임)가 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 고해상도 유전자 지도를 완성했다고 밝혔다. (기초과학연구원 제공) 2020.04.09/뉴스1


코로나19의 비밀 풀었다..RNA전사체 첫 분석

코로나19 원인 바이러스의 RNA전사체 정보 확보

국내 연구진이 신종 코로나바이러스(코로나19) 감염증의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 고해상도 유전자 지도를 완성했다. 코로나19의 실체가 확인됐다는 의미여서 백신이나 치료제 개발에 속도가 붙을 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 김빛내리 RNA 연구단 단장, 장혜식 연구위원(서울대 생명과학부 교수) 연구팀이 질병관리본부 국립보건연구원과의 공동으로 진행한 연구에서 이같은 성과를 거뒀다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 이날 세계적 국제학술지 셀 온라인판에 게재됐다

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사스코로나바이러스-2의 유전체RNA 및 하위유전체RNA 구성, 바이러스 입자 구조의 모식도

연구팀은 두 종류의 차세대 염기서열 분석법을 활용해 사스코로나바이러스-2 숙주세포 내에서 생산되는 RNA 전사체를 분석했다. 이 분석법을 통해 바이러스 유전자의 정확한 위치를 찾아냈고 기존에는 확인되지 않았던 RNA들을 발견했다. 연구팀은 바이러스의 RNA 최소 41곳에서 화학적 변형이 일어난다는 사실을 확인했다.

사스코로나바이러스-2는 DNA가 아니라 RNA 유전자를 보유하고 있다. 바이러스는 숙주세포에 침투해 유전정보가 담긴 RNA를 복제하고 유전체 RNA를 바탕으로 여러 가지 '하위유전체 RNA'를 생산한다. 하위유전체는 단백질을 합성하고 복제된 유전자와 함께 숙주세포 안에서 바이러스 완성체를 이룬 후 세포를 탈출해 새로운 세포를 감염시킨다. 이번 연구를 통해 RNA 유전체의 비밀을 밝혀진 만큼 향후 백신이나 치료제 개발에도 속도가 붙을 전망이다.

코로나 바이러스 진단 및 치료제 개발에 새 장

이번 쾌거는 연구팀과 질병관리본부의 협업으로 일궈낸 것이다. 김빛내리 단장은 RNA 연구와 관련해 국내에서 가장 많은 연구 실적을 보유한 학자다. 빅데이터 분석에 사용되는 프로그래밍 언어인 파이썬 개발의 주역인 장혜식 교수는 자신의 전공을 이용해 통상 6개월 걸리는 RNA전사체 분석을 3주만에 끝냈다. 또한 질병관리본부는 지난 2월 연구팀에 불활성화된 코로나19 바이러스를 발빠르게 제공했다.

김빛내리 단장은 "셀이 코로나19가 전세계적 대유행으로 번지고 있는 상황에서 서둘러 게재결정한 것"이라며 "이번 연구는 사스코로나바이러스-2에 대한 풍부한 정보와 세밀한 지도를 통해 바이러스의 증식원리를 이해하고 이를 바탕으로 향후 코로나 계열의 바이러스에 대한 더 정확한 진단키트와 새로운 치료 전략을 개발하는 데 기여할 것"이라고 말했다.






서정진 회장 "확진자 혈액서 코로나 무력화 항체 확보"

환자면역세포서 300종 검출치료제 개발 핵심 첫단계 완료

이르면 7월말께 인체투여 임상백신과 유사한 예방효과 기대

15분만에 진단가능 키트 생산두달내 유럽수출인증 받을것

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"코로나19 항체 치료제 개발의 첫 단계를 최근 마무리했다. 셀트리온 전 연구진은 하루라도 빨리 치료제 개발을 완료해 전 세계적 위기 상황에 대응하겠다."

23일 오후 유튜브 스트리밍 방송으로 진행된 코로나19 기자회견에서 서정진 셀트리온그룹 회장은 "회복 환자의 혈액에서 항체 후보군(라이브러리)을 확보해 (코로나19 바이러스를 무력화시킬 수 있는) 300종의 항체를 확보하는 데 성공했다"며 "질병관리본부로부터 환자 면역세포를 수령한 후 3주 만에 치료제 개발의 가장 핵심적인 첫 단계를 완료한 것"이라고 설명했다.

코로나19 치료 항체 개발은 총 7단계로 이뤄진다. 우선 회복 환자의 혈액 샘플을 채취하는 게 1단계다. 이를 항체 후보 유전자 집합체로 만드는 것이 2단계, 이로부터 치료 항체 후보군을 만드는 작업이 3단계다. 서 회장이 3주 만에 완료했다고 밝힌 건 바로 이 3단계로, 통상 3~6개월가량 걸리는 작업으로 알려져 있다. 이후 항체의 바이러스 중화 능력을 확인하는 중화능 테스트를 거쳐 최종 항체를 선별(4단계)해 동물을 대상으로 비임상시험(5단계), 사람을 대상으로 임상시험(6단계)을 거친 다음 치료제 생산에 들어간다. 동물 임상은 원숭이를 대상으로 오는 5월, 인체 임상은 이르면 7월 말께 돌입할 계획이다.

서 회장은 "환자 혈액에서 항체 유전 정보를 가진 DNA를 추출해 유전자 증폭 과정을 거쳐 항체 발굴에 필요한 후보군을 추리게 되는데, 이번에 총 300종으로 구성된 1차 항체 후보군을 선정한 것"이라며 "곧바로 코로나19 바이러스에 감염된 세포를 이용해 시험관 내 중화능 검증법을 진행했고, 2차 후보 항체군 선별 작업에도 이미 돌입했다"고 밝혔다. 그는 이어 "해당 중화능 검증법은 질본과 충북대와 협업해 진행하고 있다"고 말했다.

서 회장은 "비임상과 임상 진입 시기를 최대한 앞당기겠다는 전략"이라며 "이르면 오는 7월 말부터 인체 투여가 가능한 제품 개발을 목표로 노력을 가속화한다는 방침"이라고 말했다. 서 회장은 "코로나19 치료제 개발이 완료되면 한 달에 100만명분을 생산할 수 있을 것"이라고 예상했다.

치료 항체를 여타 목적에도 활용하는 연구개발 노력 또한 이어가기로 했다. 더 많은 회복 환자의 혈액 샘플을 확보함으로써 코로나19 이외 유사 질병 전반을 중화시킬 수 있는 `슈퍼 항체`를 개발하겠다는 것이다.

서 회장은 "슈퍼 항체는 코로나19 바이러스 변이가 생겨도 효과적인 중화능을 보여줄 것으로 기대돼 팬데믹(세계적 유행) 상황에 효과적으로 대응할 수 있다"며 "슈퍼 항체 선별 작업을 이달 중 착수할 것"이라고 밝혔다. 이어 "치료 항체가 최종 선정되면 이 항체가 지닌 백신 유사 효과에도 주목할 것"이라며 "백신의 목적도 체내 항체 생성이므로 치료용 항체를 투여하면 백신과 유사한 예방 효과를 낼 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

신속진단키트 개발도 가속화하고 있다. 현재 보급 중인 신속진단키트와 달리 코로나19에 있는 S단백질만을 집중 검출하는 게 셀트리온 신속진단키트의 핵심이다.

서 회장은 "표준 진단법인 RT-PCR에 근접한 성능을 보여줄 것으로 전망한다"며 "그럼에도 진단 시간은 15~20분이면 충분해 현장에서 바로 검사 결과를 확인할 수 있다는 게 장점"이라고 설명했다. 이어 "4월 말 진단키트 시제품 생산을 완료하고 5월 말 전에 임상을 끝내 유럽 수출용 CE(유럽연합 통합규격) 인증을 얻을 계획"이라고 말했다.

[김시균 기자]


코로나19 구조 규명 韓과학자 “인체 속이는 위장술 포착…백신 개발, 전략은 섰다”

코로나19 구조 규명 韓과학자 “인체 속이는 위장술 포착…백신 개발, 전략은

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지피지기면 백전백승. 코로나19 극복을 위한 치료제와 백신 개발 역시 '코로나19'의 정체 규명에서부터 시작됩니다.

미국 워싱턴대 생화학과 연구팀은 코로나19가 어떤 구조를 갖고 있는지 전자현미경으로 들여다본 연구 결과를 최근 발표했습니다. 백신이나 치료제 개발의 첫 단서가 되는 연구입니다.

호흡기 질환 바이러스를 연구하는 이 연구팀에는 한인 과학자 박영준 박사도 포함돼 있는데요. KBS 취재진은 박 박사와 인터넷 화상 인터뷰를 갖고 이번 연구 결과의 의미에 대해 설명을 들을 수 있었습니다.

'코로나19' 어떤 모습인가?

연구팀이 포착한 건 코로나19 바이러스의 '위장술'입니다. 교묘하게 자신의 정체를 숨기고 있어 그만큼 백신이나 치료제 개발 등에 어려움이 따른다는 건데요.

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출처 : 미국 질병통제예방센터출처 : 미국 질병통제예방센터

연구팀은 코로나19 바이러스 겉면을 뾰족하게 둘러싸고 있는 돌기 모양의 '스파이크 단백질'을 정밀 관찰했습니다. 다른 연구들과 마차가지로 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질 구조는 사스(SARS·급성중증호흡기증후군)와 유사하다는 게 이 연구팀의 결론입니다.

코로나19 바이러스가 인체로 들어오게 되면 스파이크 단백질이 인체 표면에 있는 ACE2 단백질에 달라붙어 감염을 일으킵니다.

백신의 핵심 원리 역시 이 스파이크 단백질과 관련 있습니다. 백신을 접종하면 인체에서 중화항체를 만들고, 이 중화항체는 스파이크 단백질이 인체에 달라붙는 걸 차단하는 역할을 합니다.

박영준 박사는 "스파이크 단백질 구조 분석은 백신 개발의 시작이자 끝 단계"라며 "백신이 만들어진 이후에도 다시 한번 스파이크 단백질의 구조를 확인해야 한다"라고 말했습니다.

코로나19 위장술과 변종

연구팀은 이번 연구를 통해 스파이크 단백질에 점처럼 붙어 있는 물질이 위장막 역할을 해 코로나19 바이러스가 자신의 정체를 숨기고 있는 걸 포착했습니다.

워싱턴대 생화학과 연구팀이 전자 현미경으로 확인한 스파이크 단백질 표면의 당분 덩어리(N-linked glycans, 파란색). 인체가 바이러스를 인식하지 못하도록 위장 역할을 한다.

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출처: Cell 논문 워싱턴대 생화학과 연구팀이 전자 현미경으로 확인한 스파이크 단백질 표면의 당분 덩어리(N-linked glycans, 파란색). 인체가 바이러스를 인식하지 못하도록 위장 역할을 한다. 출처: Cell 논문

박 박사는 "군인들이 적으로부터 노출을 피하려고 숨어 있을 때 나뭇가지 같은 걸 꽂고 있는 것과 같다"면서 "바이러스도 자신을 안 보이게 하려고 이런 물질을 사용해 백신 연구에 어려움이 많다"라고 설명했습니다.

위장술 때문에 인체의 면역체계가 바이러스를 바이러스로 인식하지 못하게 한다는 겁니다.

연구팀은 스파이크 단백질 끝부분 줄기의 움직임도 자세히 들여다봤습니다.

출처: Cell 논문 출처: Cell 논문

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평상시에는 정체를 숨기려고 스파이크 단백질 끝부분이 닫혀 있는데 이때는 인체의 면역 체계가 바이러스임을 인식하지 못하고, 인체 세포 표면에 달라붙을 때 단백질 끝부분이 열려 침투하는 구조라는 겁니다.

박 박사는 "스파이크 단백질 윗 부분에서 변종이 많이 생기고 있고, 변종이 생기면 기존 백신으로는 방어가 불가능하다"라고 말했습니다.

전문가들은 코로나19 백신 개발에 장시간이 걸리겠지만, 이런 구조 파악으로 바이러스침투를 어떻게 막아낼지 백신 개발의 전략은 마련된 걸로 보고 있습니다.

박 박사는 "장·단기적인 치료제와 백신 개발 방안이 연구 중"이라고 말했습니다.