한타바이러스 치료제 개발 단서 확인…안데스바이러스는 세포에 어떻게 침투하나

올해 4월 남극 관광 크루즈선에서 집단 감염이 발생해 3명이 숨진 안데스바이러스의 사람 세포 침투 과정이 밝혀졌다. 미국 알베르트 아인슈타인의대와 프랑스 파스퇴르연구소, 미국 루이지애나주립대 슈리브포트 보건과학센터 공동연구팀은 관련 구조를 규명해 10월 21일(현지시간) 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.

현재 승인된 표적 치료제나 백신은 없어, 이번 연구는 치료 전략을 찾는 데 단서를 제공한다.

한타바이러스는 쥐와 들쥐 등 설치류에서 사람으로 전파된다. 흔한 감염 경로는 건조된 설치류 배설물에서 나온 미세입자를 들이마시는 것이며, 남미에서 주로 발생한다. 감염되면 발열과 근육통에 이어 폐부종이나 호흡부전으로 악화할 수 있고, 한타바이러스 폐증후군의 치명률은 약 40%로 알려져 있다.

안데스바이러스는 일반적인 한타바이러스와 달리 밀접 접촉을 통한 사람 간 전파도 가능한 것으로 알려졌다.

연구팀은 2018년 안데스바이러스가 사람 세포 표면의 PCDH1 수용체에 결합한다는 사실을 밝혔지만, 구체적인 결합 방식은 알지 못했다. 이번 연구에서는 극저온 전자현미경과 인공지능으로 설계한 지지 구조물을 활용해 스파이크 단백질의 형태를 관찰했다.

바이러스 외피의 돌기인 스파이크는 숙주 세포의 수용체와 결합하는 데 쓰인다.

안데스바이러스의 스파이크는 단백질 네 개가 정사각형을 이루는 구조다. 코로나19 바이러스의 스파이크는 단백질 세 개가 삼각형을 이루며, 그중 하나만 수용체에 결합해도 세포 침투가 가능하다. 반면 안데스바이러스는 네 단백질이 사각형 구조를 완성해야 수용체와 결합한다.

PCDH1은 길고 가느다란 형태여서 스파이크 중앙의 주머니 깊숙이 들어가는 것으로 확인됐다.

연구팀은 한타바이러스 감염 환자에게서 유래한 항체도 분석했다. 그중 일부는 주머니 입구 부근에 결합해 PCDH1의 진입을 막을 수 있었지만, 항체는 크기가 커 주머니 안쪽까지 도달하지 못했다.

바이러스는 PCDH1이 결합하는 깊은 부위는 유지하면서 항체와 접촉하는 입구 주변에 변이를 일으켜 면역 공격을 피하는 것으로 분석됐다. 연구팀은 이 구조를 바탕으로 PCDH1처럼 길고 가느다란 인공 항체를 만들면 수용체 결합을 차단할 가능성이 있다고 제시했다.

연구 결과는 미국·캐나다에서 주로 발견되는 신놈브레 바이러스 등 가까운 계통의 한타바이러스 치료제 연구에도 활용될 수 있다.