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요약 코로나바이러스의 표면 돌기인 스파이크 단백질을 이용해 만든 항원. 항원은 사람의 몸에 들어와 항체를 유도하여 인체의 방어 기제인 면역 반응을 일으키게 하는 물질을 말한다. 스파이크 항원은 코로나바이러스가 숙주 세포와 결합할 때 큰 역할을 하는 스파이크 단백질만을 떼어내어, 코로나바이러스에 대한 면역기제인 항체를 유도하기 위해 만든 백신 후보물질을 의미한다.
개요
면역을 위한 항체 형성을 유도하기 위해 바이러스의 스파이크 단백질을 이용해서 만들어진 항원. 코로나바이러스의 표면 돌기를 이루는 스파이크 단백질을 유전물질이 없어 증식할 수 없는 다른 바이러스의 구조단백질과 결합하여 만든다. 항원은 사람의 몸에 들어와 인체의 방어 기제인 면역 반응을 일으키게 하는 물질로, 인체내에서 증식할 수 없는 항원을 만들 경우 해당 바이러스에 대한 면역 능력을 확보할 수 있어 백신 제작에 이용된다.
항원과 항체
항원은 사람의 몸에 들어와 인체의 방어 기제인 면역 반응을 일으키게 하는 물질이다. 인체 내에서 항원에 대항하여 면역 반응을 일으키는 물질을 항체라고 한다. 항원은 세포 밖에서 음식물을 섭취하거나 들어온 물질인 외래항원, 바이러스나 박테리아 감염으로 만들어진 내부항원, 자가면역질환을 앓고 있는 환자의 면역계가 인식하는 항원인 자가항원으로 구분된다.
항체는 바이러스나 세균 등 항원에 대항하고 이를 비활성화하게 하는 역할을 하는 물질이다. 항원의 독성을 제거하여 인체를 보호하는 기능을 수행한다. 항체는 혈액 속에서 생성되며, 혈액이나 림프에 저장되어 있다가 항원이 침투하면 방어 반응을 일으켜 독성을 제압한다. 이렇게 항원에 항체가 결합하여 면역 반응이 일어나는 것을 항원-항체 반응이라고 한다. 항체는 바이러스에 따라 수명이 다르다. 홍역과 같은 특정 바이러스의 경우에는 항체가 영구적으로 생성되며, 간염과 같은 경우에는 일시적으로 생성되었다가 없어지기도 한다.
코로나바이러스와 스파이크 단백질
코로나바이러스의 표면에 있는 스파이크 단백질은 숙주세포의 수용체와 상호작용을 하여 숙주세포의 막과 융합하고, 이를 통해 바이러스가 세포 안으로 침투한다. 침투한 바이러스는 탈피한 후 숙주의 세포를 이용하여 바이러스를 복제,증식하고, 복제된 바이러스가 다시 막과 외피, 표면돌기인 스파이크 단백질과 합체하여 숙주 세포에서 벗어난다. 이 과정을 통해서 바이러스가 확산된다.
미국 질병통제예방센터(CDC)에서 제작한 코로나바이러스의 개념도
ⓒ 위키미디어 커먼스 | CC BY-NC-SA
스파이크 항원
스파이크 항원은 바로 이 스파이크 단백질을 코로나바이러스에 대한 항체를 형성하도록 유도하는 항원의 역할을 하도록 한 것이다. 스파이크 단백질을 유전물질을 제거한 다른 세포나 바이러스 구조단백질과 결합하면 인체 내에 들어왔을 때 복제는 되지 않으면서 인체 내의 항체를 형성하도록 유도할 수 있다.
이렇게 유전물질을 제거한 상태에서 항원의 역할을 하도록 만들어진 물질을 바이러스유사체(VLP, Virus Like Particle)라고 한다. 스파이크 항원을 이용한 바이러스 유사체가 인체 내에서 적절하게 항체를 형성하여 항원-항체 반응을 일으킬 수 있으면 코로나바이러스에 대한 백신 개발이나 치료제의 개발이 가능해진다.
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참고문헌
- ・ Miran Kim 외, Analysis of Coronaviral Spike Proteins and Virus–host Interactions, 서울대학교 보건환경연구소보건학논집보건학논집 제56권 제1호(통권 제81호)2019.0625 - 32
- ・ 천정민, 김영봉, Effect of Fc Fusion on Folding and Immunogenicity of Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus Spike Protein 한국미생물생명공학회 Journal of Microbiology and Biotechnology 제29권 제5호2019813 - 819
