약물 가상 스크리닝 기술로 코로나19 치료제 후보물질 찾아

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 약물 가상 스크리닝 기술을 이용해 코로나19 치료제 후보물질을 찾았다. 후보물질은 세포 수준에서 항바이러스 효과를 나타냈다. 다만 동물 실험에서 약물 독성이 나타나 추가 전임상시험이 진행될 예정이다.

한국과학기술원(KAIST)은 이상엽 생명화학공학과 특훈교수와 김승택 한국파스퇴르연구소 박사 공동연구팀이 이 같은 성과를 거뒀다고 8일 밝혔다.

이상엽 KAIST 특훈교수(왼쪽)와 김승택 한국파스퇴르연구소 박사(오른쪽).(사진=KAIST)

코로나19 확산속에 치료 목적으로 미국식품의약국(FDA)에서 승인을 받은 렘데시비르가 임상에서 사용중이지만 사망률을 줄이지 못하고 회복 기간만 5일 정도 단축해 치료 효과가 기대에 미치지 못하는 실정이다. 렘데시비르는 정맥 주사제여서 의료기관에 입원해 수일 동안 투여받아야 했다.

연구팀은 약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 약물 재창출 전략으로 코로나19 치료제 개발 연구를 수행했다. 약물 재창출은 이미 안전성이 검증된 FDA 승인 약물이나 임상중인 약물에 새로운 적응증을 찾는 방식이다. 신약 개발 과정에 필요한 시간을 줄일 수 있다.

우선 FDA 승인 약물이나 임상중인 약물을 데이터베이스에서 수집해 6218종의 약물 가상 라이브러리를 만들었다. 여기에 바이러스 치료제로 가능성이 있는 약물만 빠르게 골라낼 컴퓨터 기반 가상 스크리닝 기술을 활용했다.

또 바이러스 치료제로 주로 사용되는 핵산 유사체 기반 전구약물의 활성형 구조를 자동으로 만드는 알고리즘도 개발했다. 전구약물은 자체로는 약효가 없고 몸속 대사를 통해 활성형 구조로 변환돼야 약효를 나타낸다. 렘데시비르를 포함한 여러 핵산유사체 기반 전구약물들의 활성형 구조를 자동으로 만들었고, 도킹 시뮬레이션의 정확도를 높였다.

가상 스크리닝으로 골라낸 38종의 약물에 대해 한국파스퇴르연구소의 생물안전 3등급 실험실에서 원숭이 신장세포를 대상으로 약효를 검증한 결과 38종의 약물 중 7종의 약물에서 항바이러스 활성이 확인됐다.

인간 폐 세포에서 추가 검증 실험을 한 결과에서는 3종의 약물에서 항바이러스 활성이 확인됐다. 후보 약물은 오미팔리십, 티피파닙, 에모딘이다.

오미팔리십은 렘데시비르 대비 항바이러스 활성이 약 200배 이상 높은 것으로 확인됐고, 티피파닙은 렘데시비르와 비슷한 수준으로 항바이러스 활성이 확인됐다.

이상엽 교수는 “신종 바이러스 출현 시 빠르게 대응할 기반 기술을 마련했다”며 “앞으로 코로나바이러스 계열의 유사한 바이러스나 신종 바이러스 출현 시에도 적용할 기술을 개발할 계획”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 지난 7일자 온라인으로 게재됐다.