2002년에 SARS-CoV-1이 출현하고 2019년에 SARS-CoV-2가 출현했으며, 여기에 더해 진화하는 바이러스 변이들이 나타나면서, 새로운 코로나바이러스가 지속적으로 초래하는 위협이 강조되고 있다. 단클론 항체는 이러한 바이러스들에 대해 효과적인 것으로 입증되었으나, 대부분은 회복기 환자의 B 세포에서 유래하며 이는 유행 초기 단계에서 제한된 자원이다. 이는 강력한 바이러스 중화 항체를 신속히 발견하기 위한 견고한 플랫폼의 필요성을 시사한다. 우리는 동일한 수용체-진입 기전을 사용하는 바이러스를 표적으로 하는 기전(기존) 중화 항체를 활용하는 전략을 제안한다. SARS-CoV-1에 대한 항체 3종(80R, m396, S230)은 SARS-CoV-2 RBD에 결합하지 않았지만, 우리는 세균 발현(bacterial display) 기반의 고처리량 방향성 진화(high-throughput directed evolution)를 활용하여 두 종류의 항체 IJ4G와 IJ225를 성공적으로 분리하였고, 이들은 SARS-CoV-2의 야생형 및 Delta 변이에 모두 대해 강한 결합 친화도를 보였다. 또한 ACE2 결합을 효과적으로 차단함으로써 강력한 중화 활성을 나타냈다. 주목할 점은, 이 항체들은 SARS-CoV-1 RBD에 대해서도 높은 결합 친화도를 유지했다는 것이다. 더 나아가 구조적 도킹 모델은 이러한 공학적 항체가 두 바이러스 간 서열 차이에 적응하면서 SARS-CoV-1 및 SARS-CoV-2 RBD에 모두 결합할 수 있게 하는 특정 아미노산 상호작용을 밝혀냈다. 본 연구 결과는 바이러스 출현 초기 단계에서 바이러스 스파이크 단백질 서열만을 사용하여 신속하게 강력한 바이러스 중화 항체를 개발할 수 있음을 보여주며, 팬데믹 대비를 위한 유망한 접근법을 제공한다.

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