영상 기술로 밝혀낸 독감 전사 병목 현상, 숙주 표적 항바이러스제가 광범위한 치료 가능성 제시

과학자들이 처음으로 인간 기도 세포 내에서 인플루엔자 바이러스의 전체 생애 주기를 추적한 결과, 대부분의 감염이 바이러스 유전 물질을 읽는 과정인 전사의 오류로 인해 실패한다는 사실을 발견했다고 Cell Systems에 발표된 연구 결과가 밝혔다. 이 발견은 바이러스 복제 과정에서 취약한 단계를 조명하는 한편, 별도의 연구에서는 기존 치료제에서 빠르게 나타나는 약물 내성을 극복할 수 있는 광범위한 항바이러스제를 만들기 위해 숙주를 표적으로 하는 전략을 탐구하고 있다.

Hubrecht Institute의 연구진은 VISUN이라는 기술을 개발하여 개별 바이러스 RNA 분자에 형광 표지를 부착함으로써 세포 내에서 밝은 점으로 이동하는 모습을 현미경으로 관찰할 수 있게 했다. Clevers 그룹과 협력하여 연구실에서 배양한 미세 기도 조직인 인간 기도 오가노이드에서 인플루엔자 A 바이러스 감염을 연구했다. 팀은 소수의 바이러스 입자만이 새로운 바이러스를 생산하는 데 필요한 모든 단계를 성공적으로 완료한다는 것을 관찰했다. 많은 감염이 중단되었으며, 가장 큰 병목 현상은 바이러스 전사 과정에서 발생했다. “감염 초기 단계에서 이것이 잘못되면 성공적인 감염 가능성이 크게 감소한다”고 연구진은 지적했다.

이 새롭게 가시화된 취약점은 새로운 항바이러스 약물 개발과 기존 약물 개선에 도움이 될 수 있다. 현재 인간에게 질병을 일으키는 것으로 알려진 바이러스는 200종이 넘지만, 승인된 항바이러스제로 치료할 수 있는 바이러스 감염은 약 10종에 불과하다. 전통적인 직접 작용 항바이러스제는 바이러스 단백질을 표적으로 하지만, 바이러스는 높은 돌연변이율과 빠른 복제로 인해 빠르게 내성을 진화시킬 수 있다. 새로운 약물 개발에는 일반적으로 8~12년이 소요되고 20억 달러 이상의 비용이 들지만, 효과가 지속될 것이라는 보장은 없다.

Stanford 대학 연구진이 추구하는 대안적인 접근법은 바이러스가 복제를 위해 이용하는 숙주 세포 기계를 표적으로 하는 것이다. 바이러스는 세포 효소에 의존하는 절대 기생체이므로, 이러한 숙주 인자를 교란하면 바이러스 자체를 직접 공격하지 않고도 감염을 막을 수 있어 바이러스가 내성을 발달시키기 더 어려워진다. 이 숙주 지향 전략은 여러 바이러스 계열에 효과적인 단일 광범위 항바이러스제를 개발하여 미래 팬데믹에 대비하는 데 중요한 격차를 해소할 수 있다.

Hubrecht 팀은 또한 Erasmus MC의 Ron Fouchier 그룹과 협력하여 동물에서 분리된 바이러스를 포함한 다양한 인플루엔자 변종으로 VISUN을 검증했다. 이 플랫폼은 동물 바이러스가 인간을 감염시킬 가능성이 있는지 평가하여 미래 위협을 예측하는 데 기여할 수 있다. 이러한 발전은 더 강력한 항바이러스 요법을 설계하기 위해 바이러스 생애 주기의 병목 현상과 숙주-바이러스 상호작용을 이해하는 것의 중요성을 강조한다.