코로나 치료제 (어떻게 에이즈 치료제로 코로나를 치료할까?)

오늘은 처음으로 블로그에 제가 전공으로 공부하는 내용을 적어볼까 해요.

전에 한번 코로나(정식명칭: 2019-nCoV) 치료제로 에이즈 치료제가 사용된다는 기사를 본 적이 있는데, 그때도 어떻게 이게 가능한건지 궁금하긴 했지만 딱히 찾아보지는 않았어요.

하지만 오늘 강의를 듣다가 에이즈 치료제의 기작이 잠깐 언급되었는데 이제서야 유레카!!~~

 

그리고 어제 엄마가 갑자기 뉴스를 보다가 코로나 바이러스는 왜 저렇게 생겼냐고 물어보셔서

이참에 앞으로 코로나에 대한 소식을 들을 때 유용한 지식을 정리해보았아요ㅎㅎ

앞으로 뉴스에서 코로나 치료제 개발 소식이 들릴때 마다 떠올리시게 된다면 너무 뿌듯할것 같아요 :)

(그나저나 치료제 소식 빨리 들렸으면 좋겠네요ㅠㅠ)

 

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먼저 코로나 바이러스(COVID-19)에 대해 알아보자

  먼저 생명체가 가지는 가장 큰 특징 중 하나가 바로 '유전정보의 저장과 전달'인데 이 유전정보는 DNA(Deoxyribo Nucleic Acid)에 저장되어 있어요. 유전정보는 말그대로 우리 몸을 구성하는 세포를 어떻게 만들고, 각 부분에 있는 장기를 어떻게 만들것인지에 대한 모든 정보를 갖고 있는 거예요. DNA가 단백질이 되기 위해서는 DNA에 있는 유전 물질을 전달해 주는 메신저가 필요한데 그 메신저 역할을 RNA(Ribo Nucleic Acid)가 하게됩니다. (왜 DNA가 바로 단백질이 안되냐면, DNA는 자손에게도 계속 유전정보를 전달해주어야하기 때문에 핵 속에서 보호받고 있어야해요. 그래서 RNA에 자신의 정보를 보내고, 그 RNA가 불안정한 핵 바깥으로 나가서 단백질을 만드는거죠.)

 

  바이러스도 사람과 마찬가지로 이런 유전정보를 전달하는 시스템이 있는데 사람과의 다른점이 있다면 우리는 유전정보의 원본을 'DNA'에 저장하는데, 바이러스는 'DNA'에 저장하기도 하고 'RNA'에 저장하기도 한답니다. 코로나 바이러스는 유전정보를 RNA에 저장하는 'RNA바이러스'예요. 대표적인 RNA바이러스로는 에이즈를 일으키는 HIV(인간면역결핍)바이러스, 구제역, 메르스, 사스, 독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스 등이 있어요.

 

  안타깝게도 RNA 바이러스는 DNA 바이러스보다 돌연변이가 일어날 확률이 적게는 10만배에서 많게는 100만배 까지 더 높습니다. 아래 사진을 보면 더 이해하기 쉬운데 DNA는 이중가닥 구조로 이루어져 있어 안정적인 반면, RNA는 단일가닥으로 이루어져 있어 불안정하기 때문이죠. 또 다른 이유는 DNA는 돌연변이가 일어나면 자체적으로 수선을 잘 하는데 RNA는 수선 기능이 DNA에 비해 현저히 떨어집니다.

 

DNA와 RNA

 

  이것이 RNA 바이러스의 백신을 만들기 어려운 이유입니다. RNA 바이러스의 돌연변이가 워낙 다양하고 빠르게 일어나기 때문에 백신을 만들면 또 백신을 이기는 변이가 일어나 기존의 백신이 듣지 않고 이게 무한 반복되기 때문에 인간은 바이러스와 영원한 전쟁을 해야한다고 하는것이죠. 세계 보건기구(WHO)와 미국 질병통제예방센터(CDC)가 사망자 수를 근거로 집계한 세계 10대 바이러스에서 무려 8개의 바이러스가 RNA바이러스라고 하네요.

 

 

코로나 바이러스

 

 

뉴스에서 코로나바이러스가 나올때 이런 모양을 보셨을거예요. 바깥에 캡시드라는 단백질로 둘러쌓여있고,

이 캡시드 안에 RNA가 들어있어요.

그리고 스파이크 단백질이 어떠한 기작으로 활성화되면 호흡기에 착 달라붙어서 병을 일으키는것이죠.

코로나라는 이름도 이 스파이크 단백질이 '왕관'처럼 생겼기 때문에 붙여진 이름이예요. 

 

HIV 바이러스?

 

  인간면역결핍(HIV)는 바이러스 흔히 AIDS(에이즈)라고 알려진 후천성 면역 결핍 증후군의 원인이 되는 바이러스입니다. 이 바이러스도 마찬가지로 캡시드 안에 있는 유전물질은 RNA이고 모양도 신종코로나바이러스와 상당히 비슷하게 생겼습니다.

  참고로 재미있는 사실은 바이러스 사진에 나타나는 색깔은 원래 바이러스의 색깔이 아니라 사람들이 더 선명하게 보기위해 포토샵으로 색을 입힌 거예요. 이런 바이러스 사진은 전자현미경으로 찍는데 빛을 이용한 광학현미경이 아니라 전자를 바이러스에 쏘아서 그 음영차이를 보는 것이기 때문에 원본 사진으로 알록달록한 색깔은 볼 수 없겠죠?

 

코로나 바이러스와 에이즈 바이러스의 공통점

 

  중국의 연구진에 의하면 코로나19바이러스에서 사스(중증급성호흡기증후군)에는 존재하지 않지만, HIV나 에볼라 바이러스와 유사한 유전체 변이가 관찰되었다고 합니다.  '바이오 알카이브'라는 사이트에서 읽었는데 여기서는 HIV 바이러스의 염기서열과 신종 코로나 바이러스의 염기서열 중 총 4군데가 일치했다는 연구 결과가 있었습니다. 특히 앞서 말씀드렸던 '스파이크 단백질'이 비슷합니다. 이 말은 신종 코로나 바이러스의 출현 과정에 석연치 않은 부분이 있을 수 있다는 얘기죠. (예를 들어 중국이 바이러스를 인공적으로 만들었다던가... 이 부분도 한번 다루도록 할게요!) 

 

  그래서 에이즈 바이러스는 치료제가 있으니까 이 원리를 구조가 비슷한 신종코로나 바이러스에도 적용하면 효과가 나타난다는 가정으로 신종코로나의 치료제를 에이즈 치료제로 염두하는거죠.

 

에이즈 치료제의 원리

  일단 HIV 바이러스가 우리 몸에 들어오기 위해서는 자기가 들어오기 위해 기존 세포를 잘라 구멍을 내야합니다.

코로나 에이즈 치료제

그림에 보시면 하늘색 부분이 원래 HIV바이러스(에이즈 바이러스)가 가지고 있는 구조입니다. 생물학 용어에서 ~ase가 붙으면 효소라는 뜻인데 protease라고 하면 단백질 분해효소가 되겠죠? 인체내의 세포는 모두 단백질로 구성이 되어있으니까 일단 공격을 하려면 이 단백질을 분해해서 어디든 뚫고 들어가야 합니다.  이 고리구조는 우리 사람이 가지고 있는 부분인데 HIV 바이러스는 이 부분을 끊어서 세포내로 침투합니다.

 

하지만 이 끊는 부분이 HIV protease와 결합해도 끊기지 않는 저해제(inhibitor)를 만들 수 있는데요, 그러면 HIV 바이러스는 더 이상 활동범위를 확장하기 힘들어집니다. 이 상태는 에이즈가 치료된건 아니고, 바이러스는 여전히 가지고 있어 보균자이긴 한데, 이 바이러스가 다른 세포를 감염(infection)시키는 것은 막을 수 있는 상태입니다.

 

코로나 바이러스도 세포를 감염시킬때 비슷한 원리를 이용하기 때문에 HIV 바이러스의 저해제, 즉 현재까지 개발된 에이즈 치료제를 코로나 바이러스의 치료제로 사용하게 되며, 이 경우 다른 세포의 바이러스 감염을 막을 수 있습니다.

 

 

 

하지만 RNA바이러스는 변이가 굉장히 빠르니까 이런 약물에 대해 내성이 생기고, 돌연변이가 축적되게되면, 이러한 약효도 없어지기 마련이예요. 하루빨리 확실한 치료제가 나오길 기대해봅니다!!