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펩타이드 기반 코로나19 치료제 개념도

코로나19 바이러스 재유행 가능성과 변이 바이러스 출현을 전세계가 우려하는 가운데, 기존 항바이러스제 한계를 뛰어넘는 새로운 치료 전략이 제시됐다.

기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 최영기 한국바이러스기초연구소장 연구팀이 코로나19 바이러스 증식 핵심인 RNA 복제 효소 복합체 형성을 차단하는 새로운 항바이러스 후보물질을 개발하고 그 효과를 입증했다고 23일 밝혔다.

코로나19 바이러스는 스스로 증식하기 위해 'RNA 의존적 RNA 중합효소(RdRp) 복합체'를 이용한다. 이 복제 효소 복합체는 바이러스 유전물질을 복제해 새로운 바이러스가 만들어지게 돕는데 NSP12, NSP8, NSP7이라는 세 단백질이 맞물려 작동한다. 이 중 NSP8은 전체 구조를 안정시키는 결합 고리 역할을 하는 핵심 단백질이다.

연구진은 기존 항바이러스제와는 다른 새로운 접근을 시도했다. 복합체 작동을 막는 것이 아닌, 복합체 자체가 형성되지 못하도록 단백질 간 결합을 차단하는 것이다.

이를 위해 연구진은 NSP12-NSP8 사이 결합 부위에 주목했다. 이 부위는 다양한 코로나19 변이 바이러스에서도 잘 보존된 영역으로, 변이 영향을 덜 받는 것이 특징이다. 연구진은 초저온 전자현미경(Cryo-EM)을 통해 이 결합 부위를 정밀 분석한 뒤, 구조를 모방한 펩타이드(아미노산이 짧게 연결된 사슬 형태의 분자) 4종을 개발했다.

최영기 IBS 한국바이러스기초연구소 소장(교신저자)

나아가, 펩타이드가 체내에서 안정적으로 작용하도록 구조를 최적화하고, 세포막을 통과할 수 있도록 세포 침투 서열을 도입했다. 이렇게 개발된 펩타이드 기반 항바이러스제는 NSP12와 선택적으로 결합해 NSP8 접근을 차단하고, 복합체가 정상 형성되지 못하게 막는다. 그 결과 바이러스 RNA 복제와 증식을 억제한다.

연구진은 세포 실험과 생쥐 감염 모델을 통해 이 펩타이드 항바이러스 효과를 검증했다. 실험 결과 펩타이드는 코로나19 바이러스 RNA 복제를 억제하고, 감염 세포와 조직 내 바이러스 농도를 크게 감소시켰다. 생쥐 비강을 통해 투여하는 것만으로도 치명적인 감염에 대해 100% 생존율을 보였으며, 체중 감소와 폐 손상도 현저히 줄어드는 등 예방·치료 효과를 나타냈다. 감염 전·후 어느 시점에 투여해도 효과가 나타났다.

최영기 소장은 “이번 연구가 겨냥한 NSP12-NSP8 결합 부위를 표적으로 하는 접근은 새로운 변이 바이러스 출현에도 대응할 수 있는 범용 항바이러스 전략으로 발전할 수 있다”며 “다양한 호흡기 바이러스에 적용 가능한 차세대 치료제 가능성을 보여줬다”고 밝혔다.

이번 연구 성과는 '몰레큘러 테라피'에 5월 27일 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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