코로나19 팬데믹이 잦아들었지만, 바이러스 변이는 계속 출현하고 있다. 기존 바이러스가 유전자 변화를 통해 새로운 형태로 계속 나타나고 있는 것이다. 특히 코로나19는 팬데믹 당시에도 여러 차례 변이가 발생했기 때문에, 이에 따라 기존 백신의 효과가 감소할 것이라는 우려가 제기되고 있다. 전 세계적으로는 ‘변이에도 강한 백신’을 개발하는 것이 공중보건의 핵심 과제 중 하나로 여겨지고 있다.
아주대 연구팀, ‘범용 백신’ 가능성 제시
아주대학교 의대 생리학교실 우현구 교수 연구팀은 변이에 강한 범용(pan-variant) 백신 전략을 제시했다. 범용 백신이란 글자 그대로 다양한 변이에 효과적으로 작용할 수 있는 백신을 의미한다. 코로나19와 같이 변이가 빈번한 바이러스에 대한 최선의 대응책이라 할 수 있다.
우현구 교수 연구팀은 B세포와 T세포의 면역 반응을 동시에 유도함으로써 차세대 범용 백신의 후보가 될 수 있는 물질을 찾아냈다고 발표했다. 서로 다른 기전을 가진 두 세포의 면역 반응을 동시에 유도함으로써, 보다 강력하고 지속적인 면역 효과를 얻을 수 있다.
면역 세포 중 B세포는 ‘항체’를 생산해 체내에 들어온 침입자(항원)을 중화하는 방식으로 작용한다. 반면, T세포는 감염된 세포를 직접 공격하거나 면역 반응을 조절하는 역할이다. 두 세포의 기전이 서로 다르기 때문에, 이들의 반응을 동시에 유도할 수 있다면 보다 효과적인 면역 작용이 가능해지는 것이다.
목표 특정과 면역 반응 유도
우현구 교수 연구팀은 단백질 구조를 분석하는 기술을 사용해, B세포가 인식하는 특정부위인 ‘에피토프(epitope)’를 예측하고, 항체와 단백질이 어떻게 결합하는지를 도킹 분석(항체와 항원 단백질 간 상호작용을 예측하는 기술)했다. 에피토프는 면역 체계가 “이 녀석은 침입자다”라고 인식할 수 있게 해주는 항원 단백질의 특정 부분을 말한다. 이 부위를 정확히 목표로 특정할 수 있는 것이 효과적인 백신 개발의 핵심이다.
이를 통해 연구팀은 백신 접종을 받은 사람과 회복기에 있는 환자의 항체 수치를 비교한 다음, 면역 반응을 가장 잘 유도할 수 있는 최적의 백신후보 펩타이드를 찾아냈다.
연구팀이 발굴한 백신후보 물질은 기존 백신의 효과를 낮추는 알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론 등 주요 변이 바이러스에서도 강력한 중화 효과를 보였다. 여러 종류의 변이 바이러스에 효과를 보였다는 점을 근거로, 앞으로 등장할 거라 예상되는 신종 변이에도 대응할 수 있는 ‘범용 백신’의 가능성이 크다는 설명이다.
백신후보 물질, 강력한 중화 효과 보여
연구팀은 펩타이드와 MHC(Major Histocompatibility Complex) 단백질의 구조를 분석하여, 보다 광범위한 T세포 기반 면역 반응을 유도할 수 있는 ‘T세포 에피토프’를 발굴했다. 이는 감염 세포를 직접 공격하는 T세포가 보다 정확하게 타깃을 인식하고 공격할 수 있도록 한다.
이로 인해 CD4+ 및 CD8+ T세포가 활성화되며 교차면역 효과가 나타난다는 것을 확인했다. CD4+ T세포는 면역 반응을 조절하고 B세포의 항체 생성을 돕는 역할을 하며, CD8+ T세포는 감염 세포를 직접 공격하는 역할을 한다. 이 두 세포가 활성화되면서 교차면역 효과가 발생하고, 이를 통해 다양한 변이에 면역성을 가질 것으로 기대한다.
이번 연구의 교신저자인 우현구 교수는 “펩타이드 기반의 범용 B세포 및 T세포 백신 개발 전략을 가지고 SARS-CoV-2(코로나 바이러스)와 같이 변이가 빠르게 출현하는 바이러스에 신속하게 대응할 수 있는 백신 개발이 가능하다.”라며 “B세포 및 T세포 면역을 동시에 유도함으로써, 지속가능하고 효과적인 백신 개발의 핵심 전략이 될 수 있다”라고 말했다.
이번 연구는 오픈 액세스 다학제 학술지인 「어드밴스드 사이언스(Advanced Science)」에 게재됐다. 논문 제목은 ‘모든 변이에 대응 가능한 범용 COVID-19 백신 개발(Pan-Variant SARS-CoV-2 Vaccines Induce Protective Immunity by Targeting Conserved Epitopes)’이다.
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