항체 광역학 치료, 박테리아 내성 걱정 없이 반복 사용 가능
코로나 19 팬데믹은 빠르게 퍼지는 바이러스뿐만 아니라 - 세계적으로 놀라운 속도로 확산하는 - 항생제 내성 박테리아도 억제할 절박한 필요성을 부각시켰다.

광역학 치료(PDT), 즉 빛을 이용해서 바이러스나 박테리아, 여타 세균을 무력화시키는 방법은 지난 몇 십 년 동안 폐렴과 특정한 유형의 암 같은 호흡기계 감염 치료에 유망한 성과를 거두었다.

최근에 발표한 논문에서 텍사스 A&M 대학교와 브라질의 상파울루 대학교의 연구진은 기존의 접근법들을 재검토하고 광역학 치료의 효력을 높이기 위해 항체를 추가하는 것을 제안했다. 그들은 불시에 나타나는 바이러스 팬데믹의 위협에 대해 신속하게 반응하는 수단으로 종합적인 광역학 치료의 발전을 촉진하는 데 도움이 되는 모델을 제시했다. 그 연구는 광범한 질병을 표적으로 삼는 물리적 원칙에 근거를 두고 있다.

이번 연구에 참여한 블라디슬라브 야코블레브는 다음과 같이 말했다. “코로나 19 팬데믹은 일반적으로는 감염성 질환, 특별하게는 바이러스 병균의 치료에 존재하는 현재의 결함에 대처할 비상한 조치를 요구한다. 우리는 광역학 치료가 바이러스나 박테리아 감염과의 싸움에서 어떻게 값싼, 대안적 전략을 제공해줄 수 있는지를 증명했다.”

광역학 치료에서는 전형적으로 광감작제(물감이나 여타 빛에 반응하는 화합물)를 정맥주사로 주입하거나 혹은 치료가 필요한 부위의 피부에 바른다. 세균이나 암세포가 이 광감작제를 흡수한다. 이 화합물이 레이저의 불빛에 반응해서 암세포나 병균을 죽이는 유독한 산소 분자인 활성산소를 만들어낸다.

연구진이 부각시킨 가장 유망한 광역학 치료 방법들 중 하나는 항체 광역학 치료(aPDT)이다. 이 방법은 바이러스 항체에 광감작제를 부착해서 면역반응을 높이는 것과 관련이 있다. 항체는 빛을 흡수하는 작은 분자에 부착되어서 변형된다. 이 분자가 빛을 받으면 광양자 에너지가 표적물인 바이러스 입자들로 전달되고 그 결과 그 입자들은 파괴된다. 그러나 숙주의 세포나 건강한 조직에 미치는 해는 제한적이다.

야코블레브는 이렇게 말했다. “항체 광역학 치료는 고도의 선택성, 신속한 멸균, 최소 침습성, 적은 부작용 발생이 특징이다. 또 박테리아 내성에 대해 걱정하지 않으면서 반복해서 사용할 수가 있다.”

연구진은 효력을 결정하는 치료 반응을 일으키는데 결정적인 3가지 요인, 즉 광감작제와 빛과 산소에 초점을 맞추어서 광역학 치료와 다른 항바이러스 치료를 비교하는 수학적 모델을 개발했다. 분자체 산소는 감염 부위에 있기 때문에 생물 시스템에 내재하는 것으로 여겨지고 있다.

그와 달리 광량과 광감작제의 농도는 치료에 효과적인 결과를 얻기 위해 조절할 수 있는 요인들이다. 따라서 연구 프로토콜들은 생물학적 표적물에 적합한 광감작 분자와 적당한 파장뿐만 아니라 광감작제 농도와 잠복기간과 광량까지도 고려해야만 한다.

참조:
J. A. Willis et al., "Photodynamic viral inactivation: Recent advances and potential applications" Appl Phys Rev. 2021 Jun;8(2):021315. doi: 10.1063/5.0044713.