[인류 미래 먹거리 창출 포항가속기연구소(2)] 국내 최초 코로나 치료제 발표한 셀트리온과 공동연구 수행

  • 김기태
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  • 입력 2021-09-11 10:32   |  수정 2021-09-12 15:09

신종 코로나바이러스 감염증(코로나 19)이 전 세계를 타격하며 위기로 몰아넣고 있다. 9월 현재, 전 세계 코로나 19 확진자는 2억 2천여 명에 이른다. 감염병을 이겨내지 못하고 사망하는 사람은 폭발적으로 늘어났으며, 경기 침체는 물론이고 전 세계인이 우울과 불안 증세에 시달리고 있다.


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신약개발 과정


코로나 19가 본격적으로 발발하면서 관련 학계와 기업은 진단제와 치료제, 백신 개발 등 코로나 19와 싸우기 위해 준비를 시작했다.


지난해 2월 코로나 19 바이러스의 분해효소 단백질이 Mpro 라는 것이 공개된 이후, 세계의 연구진들은 바이러스 단백질 활동을 저해시키는 물질 개발을 위해 많은 연구를 진행했다. 이런데도 코로나 19 바이러스는 계속 진화하고 있다. 최초의 질병 단백질 구조 분석 이후, 진화하고 변형된 코로나 단백질과 관련 단백질 연구는 무려 1천 700건이 넘는다고 한다. 연구자들은 변형하고 있는 코로나를 잠식시키기 위해 계속 연구 중이다.

이 같은 연구의 든든한 기반이 되는 시설은 다름 아닌 방사광가속기다. 방사광가속기의 실험기법 중 X-선 회절 기법(X-ray Diffraction, XRD)이 있다. 이는 어떤 물질에 방사광을 쏘이면 생기는 그림자처럼 이 패턴을 이용해 분석하는 기법이다. 단백질 데이터 뱅크(RCSB PDB) 웹사이트에 따르면 9월 현재 전 세계 2천 200여 건의 코로나 19 연구 논문 중 80%가 방사광 XRD(X-선 회절 기법)를 활용한 연구인 것으로 나타났다.


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자동화 로봇(3세대 원형 방사광가속기, 5C 빔라인).<포항가속기연구소 제공>
하지만 방사광 XRD 기법을 이용하더라도 신약 개발의 초기 단계에 유효물질 및 선도물질 개발에는 많은 시간과 노력이 필요하다.


이를 극복하기 위해 방사광을 이용한 X-선 단편 화합물을 기반 신약 개발법(Fragment-based Drug Discovery, FBDD)이 개발됐다. 자동으로 수천 개의 유효물질을 타깃(target) 단백질과 결합하고 그 구조를 분석하는 이 기법을 자동화 로봇과 결합하면 하루 400개 이상의 단백질 구조 분석이 가능하게 된다. 해외의 방사광가속기는 이 기법을 이용하여 글로벌 제약회사와 협업해 다양한 치료제 개발에 성공하고 있는데, 국내에서는 포항가속기연구소가 올해부터 고효율 FBDD 기법으로 연구 중이다.

세계의 방사광가속기 운영 기관들은 지난해 4월, 'COVID-19 국제 방사광가속기 공동연구에 대한 협약'을 맺었다. 팬데믹을 종식하기 위해 방사광가속기 시설들이 코로나 19에 대응하고, 신속하게 시설과 정보를 공유하며 지원하기로 약속했다.


영국은 방사광가속기에서 바이러스의 스파이크 단백질 등 감염에 핵심적인 역할을 하는 단백질 부위를 방사광가속기로 3차원으로 정밀하게 촬영하는 데 성공했으며, 코로나 변이바이러스 알파와 베타 바이러스의 변이 부위를 찾아냈다.


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코로나 표면 단백질과 렉키로나주(코로나 치료제, 셀트리온)항체 단백질 3차원 구조.포항가속기연구소 제공
포항가속기연구소도 코로나와의 싸움에 나섰다. 국내 최초 코로나 치료제를 발표한 셀트리온이라는 제약회사와 공동연구를 수행하였는데, 코로나 19 스파이크와 결합하는 구조를 분석을 빠르게 수행해 낸 결과 국내 최초 코로나 치료제로 성능 및 효과를 인정받았다.


그뿐만 아니다. 포항가속기연구소는 코로나 19 진단 시약 개발 공동연구, 치료제 후보물질 연구수행 지원 등 성과를 내고 있다. 코로나 19가 발생하고 예상보다 많은 시간이 지나고 있다. 집단면역이 형성돼 코로나 종식을 선언했던 이스라엘, 뉴질랜드, 중국도 아직 변이 바이러스와 전쟁 중이다. 코로나를 독감으로 분류하고 위드 코로나를 발표했던 영국도 하루에 사망자가 80~90명에 이른다고 한다.


포항가속기연구소 측은 "코로나와의 전쟁에서 끝이 나거나, 아니면 코로나가 단순한 독감으로 여겨질 때까지 학계 의료계 그리고 기업은 코로나와의 싸움에서 승리하기 위해 방사광가속기를 든든한 기반 시설로 활용할 것이다"고 말했다.


김기태기자 ktk@yeongnam.com

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