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* 회복된 코로나 환자와 모더나 mRNA 백신으로 두 번 예방 접종을 받은 사람들의 혈청 샘플 비교
* mRNA 백신 접종 후 생성되는 중화 항체 돌연변이의 영향을 덜 받는다.
* 회복기의 항체는 스파이크 단백질에 비교적 넓게 도킹된 반면 백신 항체는 바이러스 단백질의 수용체 결합 도메인(RBD)에 집중
* 개별 백신 항체가 그러한 돌연변이에 대해 더 강력하다는 것을 시사

코로나 : 백신 항체의 효과가 더 광범위하다.
백신 접종 후 면역 반응은 회복된 사람보다 돌연변이에 대해 더 강력하다.

강력한 보호 효과 :
코로나 예방 접종 후 우리 몸에서 생성된 항체는 감염 후 생성된 항체보다 더 넓은 효과를 나타낸다. 결과적으로 백신 접종을 받은 사람들은 회복된 사람들보다 코로나바이러스 돌연변이로부터 더 잘 보호될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이에 따르면 mRNA 백신 접종 후 생성되는 중화 항체는 보다 구체적으로 바이러스 스파이크 단백질의 결합 부위를 겨냥하지만 돌연변이의 영향을 덜 받는다. 

▲ 백신 접종을 받은 사람들은 회복된 사람들보다 코로나바이러스 돌연변이로부터 더 잘 보호될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

SARS-CoV-2 코로나바이러스에 대한 예방 접종은 유행병이 곧 봉쇄될 것이라는 희망을 불러 일으켰다. 그러나 바이러스는 유휴 상태가 아니다. 시간이 지남에 따라 번식을 더 쉽게 만들고, 더 감염시키거나, 인간 면역 체계에 대한 특정 보호를 제공하는 돌연변이를 반복적으로 발전시킨다. 이것은 특히 백신 접종 및 회복기에 의해 생성된, 항체가 부착된 바이러스 스파이크 단백질의 부위를 돌연변이로 인해 변경되는 경우이다.

회복기 및 예방 접종된 사람의 항체 비교

그러나 지금까지 백신이 제공하는 면역 보호가 감염 및 Covid-19 질병 후 발생하는 면역 보호와 어떻게 다른지에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다.
두 경우 모두 바이러스 스파이크 단백질과의 접촉은 항체와 특정 방어 세포의 생성을 유발한다. 시애틀에 있는 워싱턴 대학의 앨리슨 그리니(Allison Greaney)와 그녀의 동료들은 백신 접종을 받은 항체와 유전자의 항체가 어디에서 작용하는지, 그리고 바이러스 돌연변이에 의해 얼마나 쉽게 차단되는지 조사했다.

이를 위해 그들은 회복된 Covid 19 환자와 Moderna mRNA 백신으로 두 번 예방 접종을 받은 사람들의 혈청 샘플을 사용했다. BioNTech/Pfizer의 mRNA 백신과 마찬가지로 이것은 완전한 스파이크 단백질에 대한 조립 지침을 세포로 전달한다.

첫 번째 실험에서 Greaney와 그녀의 팀은 먼저 스파이크 단백질의 어느 지점에서 회복기 및 예방 접종을 받은 사람의 중화 항체가 부착되는지 테스트했다. 

▲ 혈청에 의한 결합을 감소시키는 RBD 돌연변이의 완전한 지도는 250μg 용량의 mRNA-1273 백신으로 백신 접종 후 119 일에 수집되었다. (A) RBD 결합 항체의 4가지 주요 부류 (24)의 에피토프는 RBD 표면 (PDB 6M0J)에 착색되어 있다. ACE2는 회색 리본 다이어그램으로 표시 (B) 주관적인 육안 검사로 분류된 바인딩 탈출지도의 네 가지 주요 범주 각각에 속하는 혈청의 수. (C) 6 개의 대표 혈청에 대한 탈출지도가 표시. 왼쪽의 선 플롯은 혈청 항체 결합에 대한 각 RBD 부위의 모든 돌연변이 효과의 합계를 나타내며 더 큰 값은 더 많은 탈출을 나타낸다. 오른쪽의 로고 플롯은 주요 사이트를 보여준다 (선 플롯 x 축에서 자주색으로 강조 표시됨). 각 문자의 높이는 돌연변이의 이스케이프 부분이다. 글자가 클수록 바인딩이 더 많이 줄어든다. 샘플 별 FACS 선택 게이트를 사용하기 때문에 이스케이프 분획은 샘플간에 엄격하게 비교할 수 없다. 따라서 각 샘플에 대해 y 축이 독립적으로 확장된다. RBD 사이트는 (A)에서와 같이 에피토프에 의해 착색된다. 로고 플롯 및 구조 시각화의 대화 형 버전은 https://jbloomlab.github.io/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Moderna/에 있다. (출처: 관련논문 Antibodies elicited by mRNA-1273 vaccination bind more broadly to the receptor binding domain than do those from SARS-CoV-2 infection)

백신 항체는 결합 부위에 더 집중된다.

분명한 차이점이 있었다.
회복기의 항체는 스파이크 단백질에 비교적 넓게 도킹된 반면 백신 항체는 바이러스 단백질의 수용체 결합 도메인(RBD)에 집중되어 있었다. 항체의 90%가 테스트에 도킹했다.
연구진은 "백신 혈청의 중화 효과는 회복된 사람보다 더 집중돼 있다"고 보고했다.

"이것은 전체 스파이크 단백질 코드를 가진 백신이 결합 부위 외부의 하위 도메인에 대해 중화 항체를 생성한다고 이전에 생각했기 때문에 놀랍다. 이것은 그러한 백신의 중요한 이점으로 간주됐다"고 Greaney와 동료는 설명했다. 다른 항체를 최대한 광범위하게 선택하면 바이러스 단백질의 사소한 변화(예 : 돌연변이로 인한)에 면역 반응이 덜 민감해지기 때문이다.

연구진은 "첫눈에 결합 도메인에 대한 중화 백신 혈청의 초점이 바이러스 돌연변이에 대한 감수성을 증가시키는 것으로 보인다"고 말했다.

* 에피토프 (Greek ἐπί epi "at, on"및 τόπος topos "place", 동의어 : 항원 결정 인자)는 적응 면역 반응 과정에서 항체 또는 T 세포 수용체가 형성되는 구조다. 보다 정확하게 에피토프는 특정 면역 반응을 유발할 수 있는 항원의 분자 구조 또는 분자 부분으로 둘러싸여 있다.

▲ 8 개의 서로 다른 항체 특이성이 생성될 수있는 8 개의 에피토프를 가진 단백질의 예.

돌연변이에 대해 더욱 강력함

Greaney와 그녀의 팀은 이것이 실제로 다른 중화 테스트에 해당하는지 조사했다.
이를 위해 그들은 3,800개의 실험실에서 생성된 바이러스 스파이크 단백질의 좋은 버전을 사용했는데, 여기서 수용체 결합 도메인의 개별 아미노산은 돌연변이의 결과로 대체되거나 제거되었다.

놀라운 결과 :
예상과 달리 회수된 항체는 백신 항체보다 돌연변이에 더 민감하게 반응했다.
연구팀이 보고한 바와 같이, 어떤 경우에는 하나의 아미노산만 대체하면 그 중화 효과가 현저하게 억제됐다. 반면에 백신 접종된 항체는 훨씬 더 강력하게 반응했다. 효과가 거의 손실되지 않았고 단백질의 주요 위치에 돌연변이가 발생해도 거의 방해받지 않았다.

“이 결과는 백신 접종이 스파이크 단백질의 전체 결합 도메인에 더 널리 퍼진 항체를 생성하거나 개별 백신 항체가 그러한 돌연변이에 대해 더 강력하다는 것을 시사한다”고 Greaney와 그녀의 동료는 말했다. 그들의 테스트를 근거로 그들은 백신 항체가 더 넓은 범위의 부착 지점을 보여줄 것으로 의심한다.

▲ 그림 4. 백신으로 유도된 다클론 항체의 결합은 감염으로 유도된 항체의 결합보다 RBD 전체에 더 광범위하게 분포되어 있다. (A) RBD의 각 부위에서 RBD 결합 항체로부터의 탈출은 초기 또는 후기 시점에 수집된 백신 혈청 또는 회복기 혈장 샘플에 대해 매핑되었다. 얇은 회색 선은 개별 혈청 또는 혈장 샘플을 표시하고 두꺼운 검은색 선은 평균을 표시한다(샘플 수는 플롯 제목에 표시됨). 각 주요 RBD 항체 클래스의 에피토프 내의 주요 부위는 그림 2A와 패널 (B)에 정의된 색상으로 강조 표시된다. (B) 다차원 스케일링 투영으로 시각화된 백신 혈청, 회복기 혈장 샘플 및 단일 클론 항체의 탈출지도 간의 관계. 백신 혈청에는 용량과 시점이 모두 포함된다. 회복기 혈장 샘플에는 모든 시점이 포함됨. (C) 각 그룹의 모든 혈청 또는 혈장을 평균화 한 후 RBD 표면에 매핑 된 각 사이트에서 총 결합 탈출. RBD 표면 색상은 흰색에서 빨간색으로 확장되며 흰색은 탈출이 없음을 나타내고 빨간색은 탈출이 가장 큰 사이트를 나타낸다. 색상 스케일링은 각 혈청 또는 혈장 그룹에 대해 흰색에서 빨간색까지의 전체 범위에 걸쳐 있으므로 양적 스케일은 그룹간에 비교할 수 없다. (출처: 관련논문)

차이점은 어떻게 발생할까?

회복기 항체와 예방 접종 항체 사이에 이러한 차이를 일으키는 원인은 무엇일까?
지금까지 연구자들은 이것에 대해서 추측만 할 수 있다.
가능한 설명 중 하나는 바이러스 단백질이 면역계에 제시되는 방식일 것이다.
"백신은 약간 다른 구성으로 일부 에피토프(Epitop)*를 제시할 수 있는 안정화된 형태의 스파이크 단백질을 암호화한다"고 연구팀은 말했다. 면역학자는 항체가 에피토프(Epitop)로 결합하는 분자 구조를 말한다.

그러나 두 번의 용량으로 백신을 투여하는 것이 역할을 한다는 것도 생각할 수 있다.
자연 감염의 경우와 달리 면역 체계는 간격을 두 번 스파이크 단백질과 마주한다.
과학자들에 따르면 이것은 항체 스펙트럼에도 영향을 미칠 수 있다고 한다.

이것이 전염병에 어떤 의미가 있을까?

종합하면, 이러한 결과는 백신이 제공하는 면역 보호가 일반적으로 두려워하는 것보다 돌연변이에 대해 더 강력 할 수 있음을 시사한다. SARS-CoV-2의 스파이크 단백질에 대한 개별적인 변화는 중화 효과를 거의 억제하지 않는 것으로 보인다. 

이것은 유럽에서 이미 우세한 형태 B.1.1.7 또는 특히 만연한 변종 B.1.617을 포함해 현재 유행하고 있는 인도 코로나바이러스 변종에 대해 백신이 지금까지 효과적이었던 테스트에도 적합하다.

동시에, 결과는 또한 회복기 및 예방 접종을 받은 사람들이 면역 보호와 관련하여 함께 묶어서 치료해서는 안된다는 것을 강조한다. SARS-CoV-2의 돌연변이에 대해 똑같이 잘 보호되지 않을 수 있고 재감염 위험이나 면역 보호 기간도 다를 수 있기 때문이다.
어쨌든 이것은 관련 연구에서 고려되어야 한다고 연구원들은 말했다.
(Science Translational Medicine, 2021; doi : 10.1126 / scitranslmed.abi9915)
출처 : Science AAAS

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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