새로운 코로나19 치료제 `나노단백질`...열·동결건조에 강한 `제3의 치료제` 기술

코로나19 팬데믹 속에서, 신종 감염병을 치료하기 위한 새로운 기술들이 활발히 개발되고 있는 가운데 기존 항체치료제의 단점을 보완한 새로운 치료제 기술이 등장해 주목된다. '나노단백질'이 그 주인공이다.

28일 생명공학정책연구센터에 따르면 '나노바디(Nanobody)', 바이러스를 포집하는 가상세포인 '나노디코이(Nanodecoy)'의 코로나19 치료 가능성에 학계가 주목하고 있다.

나노단백질(나노바디, 나노디코이 등)은 코로나19 대응을 위한 '제3의 치료제' 기술로 불리고 있으며, 최근 해당 분야의 연구성과들이 잇따라 발표되고 있는 상황이다.

기존 항체치료제의 경우, 항체의 작동원리를 기반으로 설계·제조된다. 그렇기 때문에 화합물 기반 치료제 대비 개발 속도가 빠르고, 부가적으로 단기적인 예방도 기대할 수 있다.

하지만 항체치료제는 상대적으로 생장 속도가 느리고 관리가 까다로운 동물세포를 배양해야 획득할 수 있다. 이 때문에 미생물·화학적 제조방법보다 비용이 많이 들고, 신속한 대량생산에 불리하다.

리제네론의 'REGN-COV2', 일라이 릴리의 'LY-CoV555' 등이 대표적인 항체치료제다. 이 가운데 리제네론의 치료제는 미국 도널드 트럼프 대통령의 코로나19 치료에 쓰이며 주목받은 바 있다. 또한 일라이릴리의 치료제는 최근 미국 식품의약국(FDA)로부터 긴급사용승인을 받았다.

이러한 가운데 새롭게 주목받고 있는 나노단백질의 경우, 항체치료 원리에 기반하면서도 기존 항체치료제의 단점을 극복할 수 있는 것으로 분석되고 있다.

나노단백질은 항체의 일부분만 인공적으로 제조한 나노크 수준의 단백질로 용량, 생산성, 보관성, 편리성, 비용 등의 문제를 근본적으로 극복할 수 있는 혁신적 기술로 평가받는다.

온도 변화에도 안정적이며, 특히 입자 크기가 매우 작아 다양한 방법으로 치료에 사용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 특히 코로나 바이러스 주요 침투 및 감염 부위인 코와 폐를 손쉽게 직접적으로 보호할 수 있는 흡입식 에어로졸 형태의 치료제 개발 이 가능하다는 점에서 주목받고 있다.

최근 실제 항체 크기 10% 수준의 미세 단백질을 설계해, 적은 농도만으로도 코로나19 바이러스를 억제할 수 있는 나노바디가 개발되기도 했다.

미국 피츠버그대 및 샌프란시스코 캘리포니아주립대(UCSF) 연구진은 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질에 결합하는 나노바디 시리즈를 제작하여, 바이러스의 감염능력을 차단·중화한다는 내용의 논문을 각각 발표했다. 스파이크 단백질은 인체세포 표면 단백질인 'hACE2'에 결합해 바이러스가 침투하는 데에 핵심적인 역할을 한다.

피츠버그대 연구팀이 동물 라마에서 발굴해 만든 나노바디의 경우, 온도에도 큰 영향을 받지 않고, 동결건조가 가능한 것으로 확인됐다. 또한 미생물로 생산이 가능해 저렴한 비용으로 생산할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

또한 UCSF 연구팀은 효모를 이용해 나노바디를 만들었다. 바이러스 스파이크 단백질의 주요 부위(RBD)에 부착하는 나노바디다. 이 나노바디 역시, 온도 변화에 강했고 동결건조가 가능했다. 또 매우 적은 농도로도 효과를 발휘해, 효율적으로 바이러스를 중화할 수 있다는 평가를 받는다.

피츠버그대, UCSF의 연구 결과는 국제학술지 '사이언스'에 지난달 공개됐다.

그런가하면, 인체세포 표면단백질(ACE2)을 세포 표면에 도입한 가상세포(나노디코이, Nanodecoy)를 제작해, 바이러스가 실제 인체가 아닌 가상세포를 공격을 유도, 바이러스 증식을 억제하는 전략적 치료기술 모델도 발표됐다. 나노디코이를 인체에 투여하면 바이러스가 인체세포의 ACE2 대신 나노디코이의 ACE2 단백질과 달라붙어 증식을 억제하는 방식이다.

미국립보건원(NIH) 연구팀은 지난달 3일, 이 같은 나노디코이로 중증 코로나19를 막을 수 있다는 내용의 연구 결과를 국제학술지 미국립과학원회보(PNAS) 에 공개했다.

김수연기자 newsnews@dt.co.kr