코로나19 | 인사이트

코로나19가 등장하기 전, 팬데믹 대비에 관해 생각하는 사람들은 별로 없었습니다. 그러나 연구자들 사이에서는 팬데믹에 대한 대비가 지난 수년간 뜨거운 주제였습니다.

DARPA - 팬데믹 방지 플랫폼(P3) 프로그램의 일부인 밴더빌트 백신 센터 (밴더빌트 대학 메디컬 센터의 일부)는 항체 치료를 통한 빠른 팬데믹 대처를 위해 노력해왔습니다.

이들은 2018년 중반에 감염병의 치료와 예방을 위한 단일클론항체 개발 및 가능성이 높은 항체를 식별하고 측정하는 데 소요되는 시간의 획기적 감소를 위해 노력을 기울이기 시작했습니다.

바이오 인포매틱스와 합성 생물학 테크닉에 기초한 이들의 접근법은 대규모 항체 기반 치료의 가장 큰 2개의 난점인 전달과 시간이라는 문제를 해결하는 것 역시 포함하고 있습니다. 이 접근법은 이론상 항체 정맥주사 대신 원하는 항체 단백질을 인코딩하는 mRNA를 환자에게 투여하여 환자의 세포를 항체 공장으로 바꾸어 주는 것입니다.

이 연구에는 많은 이들이 협력하고 있습니다. 세인트루이스의 워싱턴 대학교, 채플 힐의 노스 캐롤라이나 대학교 등의 학술 연구기관을 비롯한 바이러스 연구 커뮤니티에 포함된 여러 기관과의 공동연구를 통해 세포 및 기술의 공유, 항체 발견 프로그램의 공동 개발 및 임상 적용 같은 논의가 시작되었습니다.

연구 과정에는 코로나19에 감염되었다가 회복해 현재 면역력을 보유한 사람들의 혈액 세포를 수집하는 것이 필요합니다. 과학자들은 혈액 시료에서 기억 B 세포(면역계의 항체 생성 세포)를 선택적으로 분리하는 과정이 포함된 다단계 절차를 통해 항체의 경쇄와 중쇄 쌍을 인코딩하는 유전자의 고처리량 시퀀싱을 처리합니다.

정교한 바이오 인포매틱스 접근을 사용해, 필요한 기능의 항체를 인코딩할 가능성이 높은 이러한 항체 경쇄와 중쇄 유전자쌍 시퀀스가 식별 및 합성됩니다. 이들 유전자는 그 후 항체 단백질로 발현되어 소규모로 생산된 뒤 바이러스 중화효과 테스트를 거칩니다. 이 방법으로 만들어진 수백 개의 항체 분자 각각에 대해 중화 활성 효과를 측정할 필요가 있습니다. 이 절차의 최종 단계는 바이러스 중화 활성을 나타내는 항체의 mRNA를 생성해 이를 질병 징후를 나타내는 환자에게 투여하는 것입니다. 이 전략은 환자 본인의 세포를 바이러스에 대항하는 항체 공장으로 활용함으로써 대규모 항체 생산의 필요성을 없애고, 결과적으로 시간을 절약함은 물론, 규제 및 운송 문제에서 벗어날 수 있습니다.

이제 애질런트의 자회사가 된 ACEA Biosciences가 개발한 Agilent xCELLigence Real Time Cell Analysis (RTCA) 플랫폼은 해당 프로그램의 여러 단계에 걸쳐 사용되는 최신 기술 중 하나입니다. 바이러스 활성의 정확한 측정은 바이러스 백신 개발과 감염증 연구에 핵심적인 역할을 합니다. xCELLigence 시스템은 개발된 항체의 스크리닝에 사용되며, 세포 배양 내의 바이러스를 감지하고 세포 병변(CPE)으로 알려진 바이러스 감염 절차를 방지하는 기능으로 인해 고처리량 스크리닝에 적합합니다.

세포 배양 바이러스성 CPE는 숙주 세포의 여러 변화를 야기합니다. 이러한 변화에는 세포 수축/확장, 세포 변성/용해, 세포 융합, 세포 봉입체 형성 등이 있습니다. 모든 바이러스가 숙주 세포에서 CPE를 일으키지는 않으나 이러한 현상이 일어나는 경우, 이는 바이러스 역가 결정에서부터 중화 항체 검출 및 정량에 이르기까지 여러 연구 방법의 유용한 도구가 될 수 있습니다.

xCELLigence 시스템은 CPE를 자동으로 모니터링할 수 있으므로 바이러스 감염으로 형성된 플라크를 수동으로 세는 작업 등에 소요되는 노동력을 절약할 수 있습니다. 또한 이 기기는 CO² 인큐베이터 내부에 설치되기 때문에 전염성이 높은 바이러스를 다룰 때 보다 안전이 보장된 환경을 제공합니다. 이를 포함한 여러 분석을 통해 수백 개의 항체로부터 소수의 후보자군을 추려낼 수 있습니다. 이들 항체는 그 후 정제를 거쳐 효능이 가장 뛰어난 종을 선별하기 위해 협력 대학의 연구자들에게 보내집니다.

현재 전 세계적으로 진행 중인 코로나19 문제로 인해, 안전하고 효과적인 치료제를 대량으로 시한에 맞추어 배포해 전 세계 인구를 대상으로 광범위하면서도 유효한 면역력을 제공해야 할 필요성이 대두되었습니다. 이러한 노력 및 최신 기술과 혁신의 활용은 정부, 산업계, 과학 커뮤니티의 파트너십, 협력, 소통을 통해서만 가능합니다.

바이러스 연구 지원금 프로그램

애질런트의 자회사 ACEA Biosciences는 바이러스 및 백신 연구 지원에 전력을 다하고 있습니다. 현재 ACEA Biosciences는 xCELLigence 바이러스 연구 지원금 신청을 받고 있습니다.

연구 지원금 수혜자로 선정될 경우 6개월간 다음과 같은 지원이 제공됩니다.

• xCELLigence Real Time Cell Analysis 기기
• 소모품
• 자문

지원 기간은 2020년 5월 29일까지입니다. xCELLigence 연구 지원금 프로그램 사이트를 방문해 지원서를 접수하고 더 자세한 내용을 알아보세요.

유용한 자료:

• Branche, E. et al. Human Polyclonal Antibodies Prevent Lethal Zika Virus Infection in Mice. Sci Rep. 2019 volume 8: 9857
• Charretier C., et al. Robust real-time cell analysis method for determining viral infectious titers during development of a viral vaccine production process. Journal of Virological Methods. 2018 volume 252:57-64
• Pandemic Prevention Platform (P3)