중화항체의 개념 및 정의 (작동 원리)

2019년 시작된 코로나 팬더믹으로 코로나 바이러스 감염으로 인한 증상완화 목적이 아닌 바이러스 자체를 무력화하고 제거할 수 있는 항바이러스 치료제 개발이 활발하게 진행되었습니다.  이러한 치료제 중 대표적인 것이 중화항체 치료제입니다. 지금부터 중화항체 치료제가 무엇인 지 알아보도록 하겠습니다.

중화항체의 정의

신종 코로나바이러스 감염증 (COVID-19)으로 인하여 백신 개발 및 허가 접종에 관심이 많이 쏠렸지만 코로나가 대유행할 당시에는 백신 개발의 성공이 코로나 사태를 종식시킬 수 있는 유일한 대안이 아니라고 여겼습니다. 
 
백신이 개발되더라도 여전히 코로나 바이러스 감염 및 소규모 확산은 지속될 것이고 전 국민, 전 세계 모든 인구가 백신 접종을 통한 면역력 획득 전에는 국지적이고 산발적인 감염은 계속될 것이라는 것이 중론이었으며 따라서 백신 개발과 더불어 코로나 바이러스 감염 시 선제적으로 대처할 수 있는 치료제 개발이 필요하였습니다. 
 

중화항체의 정의

중화항체란 숙주세포의수용체 단백질과 결합하는 세균, 바이러스 등 병원체의 표면 단백질에 특이적으로 결합하여 병원체의 세포 내 침입 및 증식을 방지하고 무력화하는 항체를 말합니다.

이러한 중화항체의 병원체 감염 억제, 무력화 반응을 우리는 중화반응이라고 부르고 있습니다.

(생물학적으로 병원체가 감염성 상태에서 비감염성 상태로 전환됨을 의미한다고 볼 수 있습니다.)

항체에 대해 조금 더 말씀드리면 항체의 종류는 중화항체만 있는 것은 아닙니다. 병원체의 표면에는 항체가 결합하는 부위, 즉, 항원으로 작용할 수 있는 부위를 여러 군데 가질 수 있으며 그러한 병원체 표면 항원 중 일부는 병원체의 숙주 세포 내 침입에 관여하지 않는 부위도 있을 수 있습니다.

따라서 병원체의 표면 단백질 (항원)에 대응하여 결합 할 수 있는 모든 항체를 우리는 결합 항체라고 부르고 있으며, 결합 항체 중 숙주세포에 침투하기 위해 상호작용하는 부위와 결합하는 항체를 중화항체라고 표현하고 있습니다.

이러한 중화항체를 찾는 것이 중화항체 개발의 핵심이라고 말할 수 있으며 백신 개발에 있어서도 백신 접종 후 중화항체 생성능력이 얼마나 되는지 여부가 백신의 효능에 직접적으로 연결되는 부분이기도 합니다.

백신 접종 후 생성되는 중화항체는 인체 고유의 면역 반응으로 생성된 항체 이기 때문에 기억 세포로 남아 있을 수 있지만 자연적으로 발생한 중화항체를 모방하여 인위적으로 제조한 중화항체는 치료효과는 있을 수 있지만 기억능력이 없기 때문에 백신처럼 지속적인 또는 영구적인 효과를 가질 수는 없습니다.

다만 초기 치료에서 중요한 역할을 할 수 있는 것은 분명한 사실입니다. 따라서 백신과 중화항체 치료제의 동시 사용은 분명히 필요한 부분이고 백신은 감염자에게는 투여가 불가 한 점 역시 중화항체 개발이 중요한 이유 중의 하나입니다. 

 

항체 및 중화항체의 작동원리

병원체의 항원 단백질은 여러 부위 존재하여 이 중 일부는 숙주세포에 결합하여 ㅎ세포내로 침투하는 데 역할을 한다.

기본적으로 병원체는 항원으로 작용할 수 있는 표면 단백질을 다수 포함하고 있습니다. 그리고 우리 면역 체계는 병원체의 모든 표면 항원 단백질에 대응하여 결합할 수 있는 항체를 생성할 수 있습니다. 이런 항체들의 집합체를 우리는 결합항체라고 부르고 있습니다.

그리고 위에서 말씀드렸다시피 병원체의 표면 항원 단백질 중 일부는 숙주세포에 결합하여 세포 내로 침투하고 증식하는 데 결정적인 역할을 하는 부위가 있습니다.

코로나 바이러스에서는 이 부위를 스파이크 단백질이라고 표현하고 있으며 결합 항체 중 일부 항체는 이 스파이크 단백질에 결합하여 바이러스가 숙주세포와 결합하는 것을 막아주는 역할을 할 수 있습니다.

따라서 중화항체가 아닌 항체는 병원체와 결합하여 항원-항체 반응을 통해 병원체를 제거할 수 는 있지만 숙주세포와 결합하는 기전 자체를 차단할 수는 없기 때문에 항체의 병원체 제거 능력이 중화항체에 비해 떨어질 수 있는 단점이 있습니다.

즉, 항체와 결합하지 않은 병원체가 세포 내로 침투하여 증식할 수 있기 때문에 완전한 병원체 제거가 불가능하다고 볼 수 있습니다.

이에 반해 중화항체는 병원체의 세포내 침입을 차단함과 동시에 항원-항체 반응을 통한 병원체 제거도 가능하여 근복적으로 병원체의 감염 능력을 차단하고 제거할 수 있는 치료제로서 중요한 항체라고 말할 수 있습니다.

결론

결합항체, 중화항체는 모두 항원-항체 반응을 통해 병원체 제거가 가능하다. 중화항체가 아닌 결합 항체는 병원체의 세포 내 침입 및 감염 능력 차단이 불가하다. 중화항체는 세포 결합 및 침입, 증식을 억제하는 것이 가능하다.

참고로 미국 제약회사인 릴리 및 리제네론의 코로나 바이러스 중화항체 치료제가 미국 FDA로부터 긴급사용승인으로 허가 받아 사용되었으며 국내에서는 셀트리온이 유일하게 코로나 중화항체 치료제를 개발하여 허가를 받았습니다.