Cyagen 백서: COVID-19의 감염 및 면역 기전에 대한 인사이트

코로나바이러스 개요

2019년 말, 신종 코로나바이러스로 공식 명명된 SARS-CoV-2에 의해 유발된 COVID-19(2019년 코로나바이러스 질환) 유행이 우한에서 시작되어 전 세계로 확산되었으며, 중국 국민의 생활에 막대한 영향을 미쳤습니다. 세계보건기구(WHO) 비상위원회는 2020년 1월 30일 SARS-CoV-2 유행을 국제적 공중보건 비상사태(PHEIC)로 선포했습니다. 공중보건 위협으로서 COVID-19에 효과적으로 대응하기 위해서는 해당 질병의 감염 및 면역 기전에 대한 심층적인 이해가 필요합니다. 본 문서에서는 연구 관점에서 SARS-CoV-2의 알려진 특성, 관련 코로나바이러스와의 유사성, 잠재적 항바이러스 표적 및 유행으로부터 얻은 교훈을 살펴보겠습니다.

알려진 바와 같이 SARS-CoV는 세포 진입을 매개하는 수용체로 안지오텐신 전환 효소(ACE2)를 사용하며 주로 기관지 나무의 상피세포와 II형 폐포세포를 감염시킵니다. 반면 MERS-CoV는 디펩티딜 펩티다아제-4(DPP4, CD26이라고도 함)를 수용체로 사용하여 미분화 기관지 상피세포와 II형 폐포세포를 모두 감염시킵니다. SARS-CoV-2와 SARS-CoV는 모두 바이러스 스파이크 단백질과 인간 ACE2 수용체 단백질의 결합 상호작용을 통해 숙주와 상호작용하며, 두 바이러스의 수용체 결합 도메인(RBD)은 높은 상동성을 공유합니다.

본 문서에서는 표적 면역 요법, SC-1 펩타이드, SARS-CoV-2 S-RBD 중화 단일클론항체(mAb) 및 인간 수용체 ACE2를 기반으로 한 백신 개발 등 유행 대응 방법에 대해 논의합니다. 질병의 병인 및 면역 기전을 검증하고 백신 개발, 신약(항바이러스제) 개발, 유전자 치료 등 여러 분야의 연구를 가속화하기 위해서는 정확한 동물 모델이 필수적입니다. 유행 발생 이후 사이아젠 R&D 팀은 전 세계 SARS-CoV-2 연구 이니셔티브에 맞춘 동물 모델 개발에 모든 노력을 기울여 왔습니다. 국제 전염병 예방 노력에 기여하기 위해 ACE2, DPP4 등 코로나바이러스 수용체 표적에 대한 정확한 모델 서비스를 즉시 제공하고 있습니다.

SARS-CoV, MERS-CoV 및 SARS-CoV-2의 특성과 상관관계

각 코로나바이러스는 서로 다른 수용체를 통해 숙주 세포에 침투하며, SARS-CoV와 SARS-CoV-2는 모두 ACE2 수용체를 이용하는 반면 MERS-CoV는 DPP4(CD26) 수용체를 사용하는 특징이 있습니다. SARS-CoV-2의 스파이크 단백질 RBD 영역은 SARS-CoV와 높은 상동성을 보이기 때문에 기존 SARS 관련 연구 결과를 COVID-19 연구에도 활용할 수 있는 기반이 됩니다.

COVID-19 예방 및 대응 방법

COVID-19에 대응하기 위해 표적 면역 요법, 중화 항체 개발, 백신 개발 등 다양한 접근 방안이 연구되고 있습니다. 특히 ACE2 수용체를 표적으로 한 치료제와 백신은 바이러스의 세포 침입을 원천적으로 차단할 수 있는 핵심 전략으로 주목받고 있습니다. 또한 이러한 후보 물질의 효능과 안전성을 검증하기 위해서는 인간과 유사한 감염 경로를 재현할 수 있는 동물 모델의 활용이 필수적입니다.

2019년 코로나19 유행으로부터 얻은 교훈

이번 팬데믹을 통해 신종 감염병에 대한 신속한 대응 체계 구축과 기초 연구 인프라의 중요성이 다시 한번 강조되었습니다. 특히 감염병 발생 초기부터 병인 기전 규명, 치료제·백신 개발을 위한 동물 모델의 사전 구축이 향후 유사 위기 대응에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.