[코로나 사이언스]- 세포 내 증식원리에 기반을 둔 치료전략

바이러스의 계획은 숙주세포의 자원을 활용하는 것이다. 이를 통해 스스로 증식을 하려고 한다.

SARS-COV2는 기생충이나 다름없다. 바이러스가 세포막과 융합이 되면 바이러스막 속에 보관되어 있던 RNA 게놈이 숙주세포 안으로 침투하여 증식활동을 한다. 

 

SARS-COV2의 RNA가 세포안으로 들어오면, 먼저 pp1a, pp1ab 단백질 덩어리를 만든다. 3CL(pro)와 PL(pro) 단백질 가위가 이것을 여러 조각으로 자르고, 여러 조각난 비구조단백질(Nsp)들은 서로 협동하여 RNA중합효소인 RdRp를 이용해 복제, 전사를 시작한다.  (Nsp중 Nsp12가 RNA중합효소로 역할을 하여 많은 바이러스 RNA를 복제한다.) 이렇게 복제된 RNA유전체 뿐 아니라 복제된 RNA를 보호할 피막, 스파이크 단백질 등 여러 구성품들이 요구된다. 

 

그래서 RNA중합효소는 수많은 RNA 전사체를 생산하고, 이 여러 전사체들이 숙주세포의 단백질 합성경로를 활용하여 스파이크 단백질을 비롯한 외피단백질(E), 막단백질(M), 뉴클리오캡시드 단백질(N)들을 만들어낸다. 

 

유전체와 만들어진 단백질들과 합체되어 완성체 바이러스 입자가 되어 세포 밖으로 나가게 된다. (분비시스템 역시 숙주세포것을 사용)

 

현재상황처럼 빠른 치료제 개발이 중요한 시점에서는 기존에 환자에게 사용되던 다른 바이러스 치료약물이나 개발되던 신약 후보물질 중 SARS-COV2에 치료효과가 있는 것을 빠르게 찾으려는 노력이 필요하다. 특히 기존 RNA바이러스 치료제들 중에 바이러스 단백질가위 또는 RdRp의 작용을 억제하여 바이러스 증식을 막는 약물을 중심으로 SARS-COV2에 적용가능성을 알아보고 있다.  대표적인 것이 에이즈 치료제인 애브비사의 칼레트라(kaletra), 에볼라 치료제로 개발중이던 길리어드사의 렘데시비르(Remdesivir)이다. 

 

칼레트라는 경구투여약물로, 리토나비르와 로피나비르의 혼합물이며, 바이러스 단백질 가위와 결합해 바이러스의 증식을 차단하는 기작을 가지고 있다. 다루나비르 역시 같은 기능을 하는 에이즈 치료제이다. 단백질구조 기반 약물개발의 초기 성공사례중 하나이다. (약물대사가 빨리 되는 점 때문에 로피나비르 단독보다는 리토나비르, 로피나비르 혼합물로 임상승인을 받을 수 있었다.)

 

SARS-COV2의 단백질가위와 에이즈바이러스의 단백질 가위와 모양이 상당히 다르다. 

따라서 칼레트라가 코로나19환자에서 치료 효능이 나타날지에 대해서는 정확한 임상시험이 진행되어야 한다.

 

길리어드사의 렘데시비르는 ATP핵산과 모양이 비슷하여 RNA중합효소를 통한 바이러스 RNA합성을 억제한다. 시판된 항바이러스 약물중 SARS-COV2에 가장 좋은 바이러스 증식억제효과를 보인것으로 밝혀졌다. 미국에서는 급성 폐렴이 진행된 코로나19환자에게서 증상호전, 완치까지 좋은 효능을 관찰할 수 있었다. 현재 대규모 임상 3상실험이 진행중이라고 한다.

 

이 밖에도

단백질 가위의 기능을 차단하는 에이즈 치료제 다루나비르(Darunavir),

RdRp의 기능을 차단하는 신종플루 치료제 파비피라비르(Favipiravir), C형 간염 치료제 리바비린(Ribavirin)등이 임상시험이 진행되고 있다. (바이러스 RdRp를 저해하는 약물들은 핵산 ATP와 구조가 유사하여 RNA합성을 억제)

 

또한 바이러스 핵심단백질의 3차원 구조와 인공지능 딥러인 기반 분자화합물 설계기술을 통해 바이러스 침투와 증식 억제 치료후보물질들도 개발되고 있다. 

 

과거 항암제 개발에 있어서도, 암세포가 변이, 진화를 거듭하며 암의 재발을 유도하게 되는 경우가 있어서 문제가 있었다. 하지만 최근에는 우리 몸의 면역반응을 활성화시켜서 면역세포 스스로 암세포를 공격하게 하는 면역 항암제가 개발되었고(2018년), 약물들이 발전해나가고 있다. 

 

바이러스는 우리 몸의 면역반응을 회피하기 위해서 점점 변이되고, 진화된다. 우리는 바이러스의 침투, 복제억제와 더불어서, Interferon과 같이 우리 몸의 면역반응을 적절히 조절되게 하여 바이러스 감염을 극복하는 전략을 세우고 있다. 

 

현재 코로나 19 확진 환자들의 혈액, 면역세포를 활용하여서 SARS-COV2의 인체 면역반응 분석, 치료항체 발굴, 경증환자와 중증환자 질병진행양상, 면역 비교분석, 여러 약물의 치료 예후, 기저질환과의 연관성 등 영러 연구들이 진행되고 있다.

 

출처- 코로나 사이언스, IBS 기획, 동아시아 출판