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남미 안데스산맥에 사는 낙타과(科) 동물인 라마는 기다란 목에 순한 얼굴을 가져 관광객들에게 인기가 높다. 벨기에의 한 동물원에 사는 네 살짜리 암컷 라마 ‘윈터’도 마찬가지다. 최근 이 라마가 백신 연구자들의 사랑을 한몸에 받고 있다. 고산지대에서 화물을 실어 나르던 라마가 코로나를 비롯해 인류를 괴롭히는 다양한 바이러스를 막아낼 수 있다는 연구 결과가 잇따라 나왔기 때문이다.

미국 텍사스대의 제이슨 맥렐란 교수가 이끄는 국제 공동연구진은 국제학술지 ‘셀’ 5일 자에 “라마에서 추출한 항체로 이번 코로나 바이러스의 감염을 막을 수 있음을 세포실험에서 확인했다”고 밝혔다.

연구진은 세포실험에서 라마의 혈액에서 추출한 항체가 코로나 바이러스의 돌기(스파이크) 단백질에 단단히 달라붙는 것을 확인했다고 밝혔다. 바이러스는 스파이크 단백질을 인체 세포에 결합시켜 감염된다. 라마의 항체가 먼저 스파이크에 결합하면 바이러스가 인체 세포에 침투하지 못한다.

◇예방백신과 치료제 효과 동시에 내는 항체

이번 연구에는 미국 국립알레르기·감염병연구소(NIAID)와 벨기에 헨트대 연구진도 참여했다. 연구진은 세포실험에 이어 햄스터와 원숭이에 대한 동물실험을 준비하고 있다고 밝혔다. 여기서 성공하면 인체 대상 임상시험에 들어갈 수 있다.

항체는 백신의 한계를 극복할 대안으로 꼽힌다. 백신은 인체가 독성이 약한 바이러스를 1차로 접하고 그에 맞는 면역 단백질인 항체를 생산하도록 하는 방식이다. 항체는 외부 침입자에게 달라붙어 면역 세포의 공격을 유도한다. 이를테면 선봉대와 작은 교전을 통해 적군의 무력을 파악하고 대비책을 마련했다가 나중에 전면전이 벌어지면 바로 총공격을 하는 것과 같다.

인체가 바이러스에 대항할 항체를 충분히 비축하려면 백신 접종 후 한두 달의 시간이 필요하다. 지금처럼 코로나가 번지는 상황에서는 그런 시간적 여유가 없다. 바이러스에 결합하는 항체를 주사하면 바로 감염을 차단하는 동시에 면역반응을 촉진해 치료 효과도 낼 수 있다. 특히 항체 치료제는 백신이 잘 듣지 않는 고령자나 위급 환자를 치료하는 의료진을 보호하는 데 유용할 것으로 기대된다.

◇사스 1, 2 바이러스에 모두 효과는 처음

과학자들이 라마의 항체에 주목하는 것은 크기 때문이다. 라마는 알파카 같은 다른 낙타과 동물과 마찬가지로 바이러스나 박테리아에 감염되면 두 가지 형태의 항체를 생산한다. 하나는 인간의 항체와 유사하지만 다른 항체는 크기가 인간 항체의 4분의 1에 불과하다. 이런 소형 나노 항체는 크기가 작아 바로 호흡기로 흡입할 수 있다. 호흡기에 감염되는 바이러스 치료에 안성맞춤이다. 크기가 작은 나노 항체는 연구하거나 대량 생산하기도 쉽고 비용도 적게 든다.

연구진은 2016년 당시 생후 9개월이던 라마 윈터에게 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)와 메르스(MERS·중동호흡기증후군)를 일으키는 바이러스를 접종했다. 이 감염병들 역시 이번 코로나와 마찬가지로 코로나 바이러스가 일으킨다.

연구진은 당시 윈터의 혈액에서 사스를 일으킨 코로나 바이러스에 대항하는 나노 항체를 찾아냈다. 이번에는 이 항체를 두 개 연결해 이번 코로나 바이러스에 실험했다. 그러자 앞서 사스 바이러스와 마찬가지로 사스 2로 불리는 이번 코로나 바이러스(SARS-CoV-2) 역시 라마의 나노 항체에 무력화됐다. 멕렐란 교수는 “사스1과 이번 사스2 코로나 바이러스를 모두 무력화시킨 항체는 이번이 처음”이라고 밝혔다.

◇가축 질병과 독감 백신으로도 유망

라마의 항체는 다른 바이러스 질병에도 효과가 있다는 사실이 잇따라 밝혀졌다. 네덜란드 바헤닝언 생물수의학 연구소 과학자들은 지난달 국제학술지 ‘이라이프’에 라마의 나노 항체를 이용해 가축이 걸리는 치명적인 바이러스 질병 두 가지를 막을 수 있음을 입증했다고 발표했다.

연구진은 이전부터 아프리카와 중동에서 가축을 공격해온 리프트 밸리열 바이러스와 2011년 독일에서 처음 양과 염소에 감염된 슈말렌베르그 바이러스를 각각 라마에게 접종했다. 바이러스에 감염된 라마는 혈액에 70가지 이상의 항체를 갖고 있었다. 연구진은 이 중 두 가지 항체를 붙여 원숭이 신장 세포에 실험했더니 두 가지 바이러스 감염을 모두 막아냈다고 밝혔다.

라마의 항체는 범용 독감 백신이 될 수도 있다. 미국 스크립스 연구소의 이언 윌슨 박사 연구진은 지난 2018년 사이언스지에 라마의 나노 항체 4종류를 하나로 묶어 생쥐에게 주사했더니 사람을 공격하는 A형과 B형 독감 바이러스 60가지를 모두 막아냈다고 발표했다.

독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스는 헤마글루티닌이라는 돌기로 인체 세포에 감염된다. 헤마글루티닌 돌기 끝 부분은 돌연변이가 심해 매년 새로 백신을 만들어야 한다는 점이다. 반면 헤마글루티닌 돌기의 아래쪽 줄기 부분은 거의 변화가 없다. 이 부분을 공격하면 거의 모든 바이러스를 예방할 수 있다. 사람 항체는 너무 커서 돌기의 줄기까지 들어가지 못한다. 연구진은 대신 크기가 훨씬 작은 라마의 항체로 이 문제를 해결한 것이다