눈으로 보는 코로나 백신 단백질, 벡터 백신의 원리

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-04-08 10:56:04
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- 백신 바이러스를 다양한 인간 세포 배양에 접종 후, 저온전자현미경의 항체 테스트 사용
- 세포의 약 60~70%가 짧은 시간 후 세포 표면에 전형적인 가시가 많은 스파이크 단백질을 나타내
- 백신에 의해 유발된 SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 발현은 자연 감염과 유사한 특징을 나타낸다.

코로나 : 백신 단백질 살펴보기
백신 접종 후 세포에서 생성되는 스파이크 단백질은 바이러스성 단백질과 유사하다.


믿을 수 없을 정도로 유사하다.
처음으로 기록은 코로나 예방 접종 후 우리 세포에서 형성되는 바이러스 단백질이 어떻게 생겼는지, 그리고 그들이 역할 모델인 SARS-CoV-23의 스파이크 단백질에 얼마나 근접했는지 보여준다. 이에 따르면, AstraZeneca와 같은 벡터 백신을 사용한 백신 접종은 풍부한 바이러스 단백질이 세포에 싹을 틔우게할 뿐만 아니라 설탕 침전물에 이르기까지 모델과 닮았다. 

▲ 코로나 백신은 우리 세포가 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 생성하도록 한다. 연구자들은 최근 이 백신 단백질이

바이러스 모델과 얼마나 유사한지 조사했다. © University of Southampton


모든 코로나 백신의 목적은 우리의 면역 체계를 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질에 익숙해지는 것이다. 이 바이러스 단백질에 대해 적절한 항체와 T 세포를 형성하기 때문이다.
코로나바이러스에 감염되면 바이러스가 우리 세포에서 증식하기 전에 중화된다. 


mRNA 백신은 스파이크 단백질에 대한 조립 지침을 메신저 RNA로 세포에 밀어 넣어 이 효과를 얻는다. Sputnik-V, AstraZeneca 또는 Johnson & Johnson과 같은 벡터 백신은 무해한 운반자 바이러스를 사용하여 유전자 코드를 세포로 가져온다.

그러나 모든 백신의 공통점은 우리 세포가 바이러스 스파이크 단백질을 생성해 세포 표면에 제시한다는 것입니다. 이것은 면역계가 이 단백질을 기억할 동기를 부여한다.

눈으로 보는 백신 단백질

이 원리는 얼마나 잘 작동할까?
우리 세포는 바이러스 단백질을 얼마나 완벽하게 모방할까?
사우햄프턴(Southampton) 대학의 야수노리 와타나베(Yasunori Watanabe)와 그의 동료들은 이제 AstraZeneca 백신 AZD1222의 예를 사용해 이것을 조사했다. 

중요한 것은 백신 단백질이 바이러스 단백질 구조를 얼마나 잘 재현하는지 뿐만 아니라 이 단백질의 전형적인 당 침전물이 일치하는지 여부다. 왜냐하면 이러한 글리칸은 항체의 특징이기도 하다.

연구팀은 이 백신의 백신 바이러스를 다양한 인간 세포 배양에 접종했다.
이 세포들이 조립 지침을 읽고 최초의 바이러스 단백질을 형성한 후, 그들은 바이러스 모델과 세포 백신 제품이 얼마나 잘 일치하는지 확인하기 위해 저온 전자 현미경의 항체 테스트와 고해상도 이미지를 사용했다. 

▲ 벡터 백신의 원리 : 운반체 바이러스는 세포에 침투해 스파이크 단백질에 대한 조립 지침을 방출한다.

그런 다음 세포는 이 단백질을 생성해 표면에 표시한다. © University of Southampton


"가시적인" 세포와 적절한 구조

그 결과, 접종된 배양물에 있는 모든 세포의 약 60~70%가 이미지에서 보듯이 짧은 시간 후 세포 표면에 전형적인 가시가 많은 스파이크 단백질을 나타냈다.
"그들은 이 세포의 표면이 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질의 형태와 크기와 일치하는 돌출 구조로 조밀하게 덮여 있음을 밝혀냈다"고 Watanabe와 그의 동료들은 보고했다.

이러한 세포 생성 스파이크 단백질의 구조는 바이러스가 세포에 부착되기 전에 보이는 것과 일치한다. 다양한 항체를 사용한 테스트는 또한 단백질의 결합 부위와 세 부분으로 된 "머리"와 줄기 영역이 원래의 것과 일치한다는 것을 보여주었다. 적어도 항체가 성공적으로 결합할 수 있을 정도로 잘 일치한다.

설탕 코팅도 동일하다.

중요한 것은 세포에서 생성된 스파이크 단백질도 설탕 코팅 측면에서 바이러스 모델과 일치했다. 이 글리칸은 먼저 신체의 바이러스 단백질에 부착되어 특징적인 끝을 가린다.
그들은 신체의 당과 매우 유사하기 때문에 면역 체계에서 바이러스를 위장하는 데 도움이 되지만 항체에 추가 식별자도 제공한다.

기록과 테스트를 통해 백신을 접종 한 세포에 의해 새로 생성된 스파이크 단백질도 빠르게 당 코팅을 입혔음을 확인했다. 연구진은 "백신에 의해 유발된 SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 발현은 자연 감염과 유사한 특징을 나타낸다"고 말했다. "전반적으로 우리의 연구는 결합 부위에서 단백질 구조, 글리칸 변형에 이르기까지 스파이크 단백질의 믿을 수 없을 정도로 실제적인 모방을 보여준다.”

백신 효과의 좋은 징조

연구팀에 따르면 이것은 벡터 백신이 제 역할을 해 우리 세포가 바이러스 스파이크 단백질을 재생성하도록 하는 것을 확인시켜준다. "이것은 이 백신이 우리의 면역 체계에 필요한 물질을 생산하고 있다는 것을 확인시켜 준다"고 Watanabe의 동료 막스 크리스핀(Max Crispin)이 말했다.
(ACS Central Science, 2021; doi : 10.1021 / acscentsci.1c00080)
출처 : University of Southampton

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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