DGIST, 코로나 치료제 ‘인공단백질’ 개발

슈퍼컴퓨터 활용 신개념 방식
11개 후보 분석완료·특허출원
열역학적 안정성 등 검증 마쳐

대구경북과학기술원(DGIST)이 슈퍼컴퓨터를 활용해 코로나19 치료제로 쓰일 인공단백질을 개발했다. 기존 약물 재창출, 완치자의 혈액을 이용한 혈장 치료제 등 전통적 방식에서 탈피한 신개념 방식으로 주목받고 있다.

29일 DGIST 슈퍼컴퓨팅·빅데이터센터와 핵심단백질자원센터는 원자차원 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션을 이용해 코로나19 바이러스 표면의 스파이크 돌기 RBD 단백질이 인간세포 hACE2 수용체 단백질에 결합하지 못하도록 중화작용을 하는 새로운 코로나19 치료제 인공단백질 11가지 후보들의 아미노산 서열과 3차원 구조를 슈퍼컴퓨팅 디자인하는데 성공했다고 밝혔다. 디자인된 11가지 치료제 후보 인공단백질은 생산공정 확립과 자체 생산 및 중화기능 및 인간 세포독성 분석을 완료하고 특허를 출원했다.

기존 코로나19 치료제 개발은 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’이 주를 이뤘다. 연구 및 임상결과로는 아직까지 성공적인 코로나19 치료제는 없는 상황이다.

이에 DGIST 연구진은 기존 코로나19 치료제 개발방법과는 전혀 다른 방식으로 원자차원 슈퍼컴퓨팅 시물레이션과 통계열역학 및 생물물리학을 이용해 코로나19 바이러스의 스파이크 돌기 RBD 단백질과 인간 세포 hACE2 수용체 단백질의 구조에 기반을 둔 치료제 후보 인공단백질들의 구조를 슈퍼컴퓨팅 계산을 통해 디자인하고 디자인된 11가지 치료제 후보 인공단백질들에 대해 구조적, 열역학적 및 면역원성적 안정성에 대한 계산과학적 검증을 마쳤다.

연구진은 슈퍼컴퓨팅 디자인된 치료제 후보 인공단백질의 클로닝, 발현, 정제, 생산 공정을 개발하고 자체 생산을 진행했다. 현재 11가지 단백질 중 7가지는 고순도 생산을 완료했고, 나머지 4가지는 곧 생산 완료될 예정이다.

생산된 단백질들에 대해서는 고급 질량 분석과 원편광 이색성(Circular Dichroism) 분석을 실시해 단백질의 질량, 아미노산 서열의 정상 여부 및 단백질 2차 구조의 안정성을 확인했고, 생산된 치료제 후보 단백질과 코로나19 바이러스 스파이크 돌기 RBD 단백질 사이의 결합 상수를 미세규모 열영동(MicroScale Thermophoresis) 실험을 통해 측정했다.

이아람기자 aram@idaegu.co.kr

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