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국내 연구팀,렘데시비르보다 200배 효과 좋은 코로나 치료제 후보 찾았다

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국내 연구팀,렘데시비르보다 200배 효과 좋은 코로나 치료제 후보 찾았다

2021.07.08 15:39
이상엽 KAIST 생명화학공학과 교수팀, 약물 재창출 활용되는 고속 스크리닝 기법
투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 코로나19 바이러스의 모습. 국립알레르기전염병연구소(NIAID) 제공
투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 코로나19 바이러스의 모습. 국립알레르기전염병연구소(NIAID) 제공

국내 연구팀이 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 치료제인 ‘렘데시비르’보다 바이러스를 죽이는 능력이 200배 높은 새로운 치료제 후보물질을 찾아냈다.


KAIST는 8일 이상엽 생명화학공학과 특훈교수와 김승택 한국파스퇴르연구소 인수공통바이러스연구팀장이 이끄는 연구팀이 약물 가상 스크리닝 기술을 활용해 코로나19 치료제 후보물질 7종을 발굴했다고 밝혔다. 이 연구결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)에 7일 공개됐다. 


연구팀은 “렘데시비르가 현재 코로나19 치료제로 사용 중이지만 치명률은 감소시키지 못하고 회복기간을 5일 정도 단축하는 정도에 머물러 치료 효과가 기대에 미치지 못한다”고 설명했다. 연구팀은 ‘약물 재창출’ 방식을 활용해 치료제 후보물질 발굴을 진행했다. 약물 재창출은 이미 안전성이 검증된 미 식품의약국(FDA) 승인 약물이나 임상 진행 중인 약물을 대상으로 새로운 적응증을 찾는 방식이다. 신약 개발과정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.


연구팀은 FDA 승인 약물이나 임상 진행 중인 약물을 데이터베이스에서 수집해 6218종의 약물 가상 라이브러리를 구축했다. 바이러스 치료제로 가능성이 있는 약물을 선별하기 위해 컴퓨터를 기반으로 한 가상 스크리닝 기술을 적용했다. 이 기술은 단백질과 약물 복합체 구조 정보를 이용해 코로나19에 항바이러스 성질을 가질 만한 약물을 찾아낸다. 


기존 기술은 질병에 감염되지 않은 사람을 양성이라 판단하는 비율이 높아 유효물질을 도출하는 비율이 낮다는 단점이 있었는데, 연구팀은 약물과 단백질간 구조 유사도와 상호작용 유사도 분석을 통해 이 같은 단점도 보완했다.연구에 참여한 장우대 KAIST 박사후연구원은 “기존 약물 스크리닝 기술의 유효물질 도출비율이 1~3% 정도에 머문 반면 개발한 기술은 18% 정도”라고 설명했다. 

 

약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 코로나19 치료제 개발과정. KAIST 제공
약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 코로나19 치료제 개발과정. KAIST 제공

연구팀은 개발한 약물 스크리닝 기술로 코로나19 바이러스 복제와 증식에 필수적 역할을 하는 단백질 가수분해 효소와 RNA 중합효소를 저해할 수 있는 후보 화합물을 각각 15종과 23종 골라냈다. 그런 다음 이 후보군들을 대상으로 파스퇴르연 생물안전 3등급(BSL-3) 실험실에서 세포 이미지 기반 항바이러스 활성 분석 플랫폼을 활용해 약효를 검증했다. 장우대 박사후연구원은 “한달 만에 치료제 후보물질을 찾아낸 것”이라고 설명했다. 


코로나19 바이러스에 감염시킨 원숭이 신장세포를 이용한 실험결과, 7종의 약물에서 항바이러스 활성이 확인됐다. 이 약물들은 인간 폐 세포에서 추가적 검증 실험을 수행했다. 3종의 약물에서 항바이러스 활성이 확인됐다. 암과 특발성 폐섬유증 치료제로 임상이 진행 중인 ‘오미팔리십’과 암과 조로증 치료제로 임상이 진행중인 ‘티피파닙’, 식물 추출물로써 항암제 임상이 진행 중인 ‘에모딘’이 최종 후보물질로 선별됐다. 오미팔리십의 경우, 데시비르 대비 항바이러스 활성이 약 200배 높았다. 티피파닙은 렘데시비르와 유사한 수준을 보였다.


다만 이 중 하나의 약물에서 동물에 대한 독성이 확인됐다. 연구팀은 “약물의 독성을 최소화하면서 치료 유효 농도에 도달할 수 있는 최적의 약물 농도를 찾기 위해 추가적인 전임상시험을 진행할 예정”이라며 “나머지 후보 약물들에 대해서도 전임상시험을 계획 중”이라고 말했다.


이상엽 특훈교수는 “신종 바이러스 출현 시 신속하게 대응할 수 있는 기반 기술을 마련했다는 데에 의의가 있다”며 “향후 코로나바이러스 계열의 유사한 바이러스나 신종 바이러스 출현 시에도 적용할 수 있는 기술을 개발할 것”이라고 밝혔다. 
 

왼쪽부터 이상엽 특훈교수, 김승택 팀장, 장우대 박사후연구원, 전상은 파스퇴르연 연구원. KAIST 제공
왼쪽부터 이상엽 특훈교수, 김승택 팀장, 장우대 박사후연구원, 전상은 파스퇴르연 연구원. KAIST 제공

 

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