모든 코로나바이러스를 영원히 없앨 수 있을까?
모든 코로나바이러스를 영원히 없앨 수 있을까?
  • 유은경 기자
  • 승인 2020.10.30 13:01
  • 댓글 0
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이미지 출처 : Felipe Esquivel Reed / Wikimedia Commons
이미지 출처 : Felipe Esquivel Reed / Wikimedia Commons

 

[퓨처타임즈=유은경 기자] 모든 코로나바이러스를 영원히 없앨 수 있을까? 코로나바이러스 뿐만 아니라 미래에는 더 많은 것이 기다리고 있다. 전염병이 우리에게 무언가를 가르쳐 주었다면 우리가 사후 대응이 아니라 사전에 맞서야 한다. 200명의 과학자 그룹의 이 연구는 희망찬 미래를 향한 두 가지 길을 그린다. 하나를 통해 글로벌 협업이 이론 및 실험실 연구를 기존 임상 데이터와 빠르게 병합하는 방법을 보여주었다. 현재의 대유행을 치료하는 데 효과적일 수 있는 범 코로나바이러스 치료제는 미래의 코로나 바이러스에 대한 치료적 가능성도 제공할 것이다.

그들 모두를 지배하는 하나의 백신이다. 그것은 코로나바이러스를 이길 희망을 가진 새로운 글로벌 협력의 목표였다. 현재 유행병의 원인이 되는 바이러스인 SARS-CoV-2에 대해서만 이야기하는 것이 아니다. 과거, 현재, 미래의 모든 코로나바이러스에 대해 이야기하고 있다. 심지어 아직 인간으로 도약하지 않은 코로나바이러스도 마찬가지이다.  

Science에 게재된 이 독특한 협력은 학계와 업계의 경계를 넘나 드는 거의 200명의 과학자들의 고견을 듣고 다음과 같이 질문했다. 코로나바이러스는 공유 압력 포인트를 가지고 있을까? 그렇다면 전체 바이러스 군에 대한 보편적인 백신을 개발하기 위해 이를 악용할 수 있을까?

대답은 "그렇다"이다. 연구팀은 세 가지 코로나 바이러스(SARS-CoV-2, SARS-CoV-1, MERS-CoV)를 해독하기 위해 현대 생물학 도구 전체를 가져왔으며, 각각은 인간 사회에 큰 피해를 입혔다. 이 바이러스가 인간 세포와 어떻게 상호 작용하는지 분석함으로써 팀은 바이러스가 우리 몸을 감염시키는 데 사용하는 몇 가지 중요한 공유 단백질을 찾을 수 있었다.

손을 흔드는 가설 단계에서 멈추지 않았다. 한 그룹은 CRISPR을 사용하여 이러한 취약한 바이러스 단백질을 체계적으로 테스트하여 어떤 것이 바이러스의 복제 능력을 파괴하는지 확인했다. 그런 다음 다른 그룹으로 다시 전달되었으며, 이 그룹은 바이러스 단백질 후보를 확인하기 위해 양성 반응을 보이거나 코로나19 양성으로 추정되는 사람들의 수십만 개의 의료 청구 데이터를 사용했다. 그 결과 위험한 바이러스 군 전체를 물리치는 방법에 대한 플레이 북이 탄생했다.

이러한 바이러스 압력 포인트는 SARS-CoV-2에만 해당되는 것이 아니다. 동물에서 인간으로 도약한 현재 알려진 모든 코로나바이러스 간에 공유된다. 아직 만나지 못한 코로나바이러스를 포함하여 모든 코로나바이러스가 동일한 취약성을 가질 것이라는 의미는 아니지만 시작에 불과하다. 쓰라린 진실은 코로나바이러스 전염병이나 전염병에 관해서 과학자들은 한 가지에 동의한다는 것이다. 우리 미래에는 더 많은 것이 있다는 것이다. 공격을 시작할 때이다.

코로나바이러스는 코로나19, 사회적 거리두기 및 좌절과 거의 동의어이다. 그러나 그것은 하나의 바이러스가 아니라 온 가족이다.

좋은 소식은 우리가 이미 일부 가족 구성원에 대해 잘 알고 있다는 것이다. 한 추정치에 따르면 이 버그가 10,000년 동안 존재했으며 우리는 수십 가지 변종을 알고 있으며 7가지 변종이 인간을 감염시킬 수 있다. 많은 코로나바이러스는 감기라고도 하는 기침이나 가벼운 기침을 유발한다.

이 문제는 일반적으로 박쥐, 돼지 또는 설치류에서 행복하게 살고 있는 바이러스 균주가 완전히 양성이고 인간을 감염시킬 수 있을 만큼 충분히 돌연변이를 일으킬 때 촉발된다. 일련의 불행한 사건에 덧붙여, 바이러스는 그 지루한 캐리어 대 인간 홉을 만들 기회를 얻는다. 그러면 이 변종은 인간에게 위험해지며 우리는 그것에 대한 면역력이 없다. 바이러스는 산불처럼 우리 인구를 휩쓸고 지나간다.

하지만 코로나바이러스는 유전적으로 유사하다. 즉, 많은 구성원이 유사한 단백질 '열쇠'로 인간 세포에 들어가고 공유 분자 기계를 사용하여 세포 내부에서 복제될 가능성이 높다. 두더지처럼 발생하는 코로나바이러스 공격을 하나씩 처리하는 대신 일반적인 아킬레스 건을 찾는 것이 훨씬 더 합리적이다.

코로나바이러스는 단백질을 통해 인간 세포 내부로 들어가 복제된다.

세포에 들어가기 위해 바이러스의 단백질은 우리 세포에 점재하는 단백질을 붙잡는다. 우리의 순진한 세포는 종종 추가 분자 과정을 통해 바이러스를 초대한다. 나쁜 집에 들어간 사람처럼 바이러스는 세포 내부의 기계를 덮어쓰면서 스스로 복제하여 세포를 손상시킨다.

학문적으로 말하면 단백질 핸드 셰이크를 '단백질 상호 작용'이라고 하며, 바이러스와 인간 세포가 물리적으로 함께 모여 바이러스에 접근하고 복제할 수 있도록 도와준다. 이러한 상호작용을 식별하고 분리하면 바이러스가 세포를 공격하는 것을 차단할 수 있다.

그것이 새로운 연구가 시작된 곳이다. SARS-CoV-2의 게놈과 300개의 인간 단백질과의 상호 작용에 대한 초기 연구를 기반으로 이 그룹은 SARS-CoV-1과 그 사촌인 MERS-CoV로 계산 분석을 확장하여 공통점을 찾아 냈다. 겹치는 부분은 놀라울 정도로 컸지만 각 바이러스 균주에는 고유한 트릭이 있다. 예를 들어, 인간 세포에서 효율적으로 복제하기 위해 세 바이러스 모두 수많은 유사한 단백질 (단백질 'N'이라고 함)을 사용하여 세포의 정상적인 단백질 제조 공장과 상호 작용했다.

이론에서 실제 검증으로 이동한 후 이 그룹은 CRISPR 및 RNA 간섭 (유전자 메시지를 침묵시키는 노벨상 수상 기술)을 사용하여 화면에서 300개 이상의 바이러스 단백질을 하나씩 제거했다. 그런 다음 그들은 페트리 접시에 있는 인간 세포를 무릎 덮개가 있는 돌연변이로 감염시켜 그들이 여전히 복제하고 번성할 수 있는지 확인했다.

그 결과 코로나바이러스가 스스로 복제하는 데 필요한 수많은 단백질이 73개였다. 일부는 과학자들에게 친숙하고 바이러스 맵을 검증했다. 예를 들어 PGES2 (내가 알고 있는)는 세 가지 바이러스 모두에서 공통 'N'단백질과 상호 작용하여 이전 컴퓨터 모델링 결과를 검증한다.

그러나 그들은 실생활에서 어떤 일을 할까? 다음 엄청난 단계에서 팀은 코로나19에 양성 반응을 보였거나 양성으로 추정된 약 74만 명의 데이터를 분석했다. 일부 사람들은 PGES-2를 붙잡아 잠재적으로 바이러스 성 'N'단백질에서 떼어내는 인도 메타신이라는 약물을 처방받았다. 따라서 분자 거리가 멀어진다. 바이러스와 인간 세포 사이의 단백질 핸드 셰이크가 사라짐에 따라 적어도 이론적으로는 바이러스가 정상처럼 스스로 복제할 수 없다.

의료 청구 데이터에 따르면 그럴 수 있다. 인도 메타신을 복용한 사람들은 PGES-2를 표적으로 삼지 않는 다른 유사한 약물을 복용한 사람들보다 병원에 입원하거나 입원 치료를 받아야 할 가능성이 적었다.

즉, 컴퓨터 모델링, 유전학, 분자생물학, 실제 데이터를 사용하여 팀은 우리 역사상 가장 치명적인 3가지 코로나바이러스에서 보존된 인간-바이러스 단백질 악수를 발견했을 수 있다. 

그것은 유일한 흥미로운 단백질 악수 쌍이 아니다. 팀은 바이러스 단백질이 숙주와 상호 작용하는 방식을 포괄적으로 문서화하는 여러 '바이러스지도'를 작성했다. 각각은 세 가지 균주 모두를 표적으로 삼을 수 있는 다발성 코로나 바이러스 백신의 표적이 된다.

안타깝게도 이러한 일반적인 취약성이 궁극적으로 알려지지 않은 다른 코로나 바이러스로부터 우리를 보호할 수 있다는 약속은 없다. 바이러스는 우리와 같은 숙주에 유연하게 적응할 수 있는 미친 능력을 지닌 왜곡주의자이다. 그렇기 때문에 보편적 백신이 푸른 하늘 프로젝트인 이유이다. 특히 아직 코로나19에만 효과적인 백신이 없는 경우 더욱 그렇다.

하지만 전염병이 우리에게 무언가를 가르쳐 주었다면 우리가 사후 대응이 아니라 사전에 맞서야 한다는 것이다. 

이 연구는 희망찬 미래를 향한 두 가지 길을 그린다. 하나를 통해 글로벌 협업이 이론 및 실험실 연구를 기존 임상 데이터와 빠르게 병합하는 방법을 보여주었다.

다른 길은 더 험준하지만 끝이 더 밝다. 팀은 기본적으로 코로나바이러스를 완전히 종식시킬 수 있는 과학적 방법을 작성했다. 이것은 시작에 불과하다. 그러나 EMBL의 유럽 생물 정보학 연구소 (European Bioinfrmatics Institute)의 연구 리더인 Pedro Beltrao 박사는 “현재의 대유행을 치료하는 데 효과적일 수 있는 범 코로나바이러스 치료제는 미래의 코로나 바이러스에 대한 치료적 가능성도 제공할 것이라고 믿는다.”라고 말했다.


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