슈퍼컴퓨터로 새로운 코로나19 치료제 '인공단백질' 개발

[이데일리 강민구 기자] 코로나19 바이러스 표면의 스파이크 돌기 RBD 단백질이 인간세포 hACE2 수용체 단백질에 결합하지 못하도록 중화작용을 하는 새로운 치료제 개발 가능성이 열렸다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 슈퍼컴퓨팅·빅데이터센터와 핵심단백질자원센터가 코로나19 치료제 인공단백질 11가지 후보들의 아미노산 서열과 3차원 구조를 슈퍼컴퓨터로 설계했다고 29일 밝혔다.

인공단백질의 중화작용 도식도.<자료=대구경북과학기술원>

학교 측은 설계한 11가지 치료제 후보 인공단백질들의 생산공정 확립, 자체 생산, 중화기능 분석과 인간 세포독성 분석을 완료하고 특허를 출원했다.

기존 코로나19 치료제는 대부분 이미 개발된 약물을 이용하는 ‘약물 재창출’, 완치자 혈액 속 항체를 이용하는 ‘혈장 치료제’, 세포주를 이용해 코로나19 바이러스에 반응하는 항체를 개발하는 ‘항체 치료제’, 화학합성 물질을 이용한 ‘신약 개발’ 방식을 활용했다. 연구·임상결과로는 아직 성공적인 코로나19 치료제가 없는 상황이다.

DGIST 연구팀은 원자차원 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션과 통계열역학, 생물물리학을 이용해 코로나19 바이러스의 스파이크 돌기 RBD 단백질과 인간 세포 hACE2 수용체 단백질의 구조에 기반을 둔 치료제 후보 인공단백질들의 구조를 설계했다. 설계한 11가지 치료제 후보 인공단백질은 구조적, 열역학적, 면역원성적 안정성 측면에서 계산과학적 검증이 이뤄졌다.

연구팀은 총 11개 인공단백질 중 7개는 고순도로 생산하고, 나머지는 곧 생산을 완료할 예정이다. 생산한 단백질의 질량, 아미노산 서열의 정상 여부, 단백질 2차 구조의 안정성도 확인했다.

또 치료제 후보 인공단백질들이 기존에 알려진 결합 상수와 비교해 유사하거나 더 강하게 스파이크 돌기 RBD 단백질에 결합하고, 스파이크 돌기 RBD 단백질을 중화하는 기능이 있다는 것을 확인했다. 생산한 인공단백질 중 PEP9 단백질을 6가지 인간 세포주에 투여한 결과, 독성도 발생하지 않는 것으로 나타났다.

장익수 센터장은 “개발한 코로나19 치료제 후보 단백질들의 효능을 검증하기 위해 코로나 바이러스 실험과 전임상 실험을 수행할 계획”이라며 “세포주, 동물, 인간에서 코로나19 바이러스에 대한 치료제 후보 단백질의 효능분석 연구 결과에 기대가 크다”고 말했다.