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기존 약물 ’가상 스크리닝‘ 통해 코로나19 치료 후보물질 발굴

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입력 : 2021-07-08 16:02:20 수정 : 2021-07-08 16:02:19

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KAIST·파스퇴르硏, 6천여종 약물DB 자체 구축…’약물 재창출‘ 전략
’항바이러스 활성‘ 확인된 오미팔리십‧티피파닙‧에모딘 후보물질 선정
”오미팔리십, 현 치료제 ’렘데시비르‘보다 항바이러스 활성 200배↑“
이상엽 교수 ”예측 성능 우수한 약물 가상 스크리밍 플랫폼 구축“
약물 가상 스크리닝 기술 모식도. KAIST 제공

 

국내 연구팀이 6000여종의 약물 가상 라이브러리를 자체 구축해 이 중 가능성이 있는 기존 약물을 ’가상 스크리닝‘(virtual screening)해 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 치료제 후보물질을 발굴하는데 성공했다.

 

해당 치료제는 코로나19 팬데믹(세계적 대유행) 상황에 적합한 경구용 약물로, 현재 코로나19 표준 치료제로 쓰이는 ’렘데시비르‘의 한계점을 보완하고 보다 우수한 항바이러스 활성을 보이면서 기대감을 증폭시키고 있다.

 

8일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수와 한국파스퇴르연구소 김승택 박사 공동연구팀은 ’약물 가상 스크리닝 기술‘을 이용한 약물 재창출을 통해 ’코로나19 치료제 후보물질‘ 발굴에 성공했다.

 

’약물 재창출‘은 이미 안전성이 검증된 미국 식품의약국(FDA) 승인 약물이나 임상 진행 중인 약물을 대상으로 새로운 적응증을 찾는 방식을 말한다. 이러한 방식의 대표적인 예로 ’에볼라 바이러스 치료제‘로 개발 중이던 렘데시비르(상품명 베클러리)가 코로나19 치료제로 승인받은 사례가 있다.

 

이 방식은 신약 개발에 걸리는 시간을 줄일 수 있어 코로나19와 같은 팬데믹 상황에 적합한 전략으로 주목받고 있다.

 

렘데시비르는 현재 코로나19 치료제로 미국 식품의약국(FDA)에서 정식 승인을 받아 쓰이고 있지만, 사망률은 줄이지 못한 채 회복 기간만 5일 정도 단축함으로써 치료 효과가 기대에 미치지 못하는 것으로 알려졌다.

 

특히 렘데시비르는 정맥 주사제여서 의료기관에서 입원을 통해 수일 동안 투여받아야 하기 때문에 팬데믹 상황에서 적합하지 않은 약물이라는 지적을 받아왔다.

 

이에 연구팀은 자체 구축한 FDA 승인 약물 또는 임상 진행 중인 약물을 데이터베이스(DB)에 수집해 6218종의 약물 가상 라이브러리를 대상으로 가능성이 있는 약물만 신속하게 선별할 수 있는 ’컴퓨터 기반 가상 스크리닝 기술‘을 적용해 시간과 비용을 줄였다.

 

바이러스 치료제로 사용되는 ’핵산 유사체‘를 바탕으로 한 전구약물 구조를 자동으로 생성하는 알고리즘을 개발, 기존 가상 스크리닝 기술에서 나타나는 가짜 양성(위양성) 문제를 해결해 정확도를 획기적으로 높였다.

 

이어 가상 스크리닝 플랫폼을 통해 코로나19 바이러스의 복제와 증식에 필수적인 역할을 하는 단백질 가수분해 효소와 RNA 중합효소를 저해할 수 있는 후보 화합물 38종을 선별했다.

 

연구팀은 최종적으로 ’원숭이 신장 세포‘와 ’인간 폐 세포‘ 검증 등 세포 실험을 통해 최종 3종의 약물에서 항바이러스 활성을 확인했다.

 

후보 약물로는 암과 특발성 폐섬유증에 대해 임상이 진행 중인 ’오미팔리십‘(omipalisib), 암·조로증 임상이 진행 중인 ’티피파닙‘(tipifarnib), 식물 추출물로서 항암제로 임상이 진행 중인 ’에모딘‘(emodin)이 있다.

 

특히 오미팔리십은 렘데시비르보다 항바이러스 활성이 약 200배 이상 높은 것으로 확인됐다.

 

다만 오미팔리십을 바이러스 감염 동물 모델에 적용해 전임상시험 평가를 한 결과 약물 독성이 나타나 추가 시험이 필요하다고 연구팀은 전했다.

 

이상엽 교수는 ”예측 성능이 우수한 약물 가상 스크리닝 플랫폼을 구축했다“며 ”약물 독성을 최소화하면서도 치료 유효성을 보일 수 있는 최적의 약물 농도를 찾기 위한 추가 전임상시험을 추진할 계획“이라고 말했다.

 

이번 연구 결과는 국제 학술지 ’미국 국립과학원회보‘(PNAS) 온라인판에 7일자로 게재됐다.

 

 


이승구 온라인 뉴스 기자 lee_owl@segye.com

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