↑↑ 코로나19 바이러스 표면의 스파이크 돌기 RBD 단백질(빨간색)과 인간 세포 표면 hACE2 수용체 단백질(파란색)의 결합 도식도. 사진제공=DGIST   
[경북신문=김범수기자] 국내연구진이 슈퍼컴퓨터로 설계한 세로운 코로나19 치료제 '인공단백질' 개발에 성공했다.

대구경북과학기술원(이하 DGIST) 슈퍼컴퓨팅·빅데이터센터와 핵심단백질자원센터는 코로나19 치료제 인공단백질 11가지 후보들의 아미노산 서열과 3차원 구조를 슈퍼컴퓨터로 디자인하는데 성공했으며 디자인된 11가지 치료제 후보 인공단백질들의 생산공정 확립, 자체 생산 및 중화기능 분석과 인간 세포독성 분석을 완료하고 특허를 출원했다고 29일 밝혔다.

이 단백질은 코로나19 바이러스 표면의 스파이크 돌기 RBD 단백질이 인간세포 hACE2 수용체 단백질에 결합하지 못하도록 중화작용을 하는 새로운 단백질이다.

DGIST에 따르면 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 이루지만 연구 및 임상결과로는 아직까지 성공적인 코로나19 치료제는 없는 상황이다.

연구진들은 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.

또 슈퍼컴퓨팅 디자인된 치료제 후보 인공단백질의 클로닝, 발현, 정제, 생산 공정을 개발하고 자체 생산을 진행해 단백질의 질량, 아미노산 서열의 정상 여부 및 단백질 2차 구조의 안정성을 확인했다.

이와 함께 생산된 치료제 후보 단백질과 코로나19 바이러스 스파이크 돌기 RBD 단백질 사이의 결합 상수를 미세규모 열영동 실험으로 측정해 생산된 치료제 후보 단백질들이 스파이크 돌기 RBD 단백질을 중화하는 기능이 있음을 확인하고, 생산된 인공단백질 중에 PEP9 단백질을 6가지 인간(배아 신장, 간, 뇌 면역, 폐, 신장, 폐암) 세포주에 투여해 독성이 없음도 확인했다.
 
                    ↑↑ DGIST 슈퍼컴퓨팅·빅데이터센터 및 핵심단백질자원센터 장익수 센터장. 사진제공=DGIST   
장익수 센터장은 “DGIST 연구진들이 개발한 코로나19 치료제 후보 단백질들의 효능을 검증하기 위해 곧 BSL3급의 코로나 바이러스 실험 및 전임상 실험을 실시할 계획”이라며 “앞으로 진행될 세포주, 동물 및 인간에서 코로나19 바이러스에 대한 치료제 후보 단백질의 효능분석 연구의 결과에도 큰 기대를 갖고 있으며 이를 위해 정부, 과기계 및 민간의 적극적인 공동연구개발 참여와 지원이 필요하다”고 밝혔다.
김범수   news1213@naver.com