포스텍 화학과 임현석 교수 연구팀이 수천만 개의 분자 중 특정 단백질에 정확히 결합하는 신약 후보 물질을 찾아내는 새로운 기술을 개발했다. 이번 성과는 국제학술지 앙게반테 케미(Angewandte Chemie) 에 게재됐다.

신약 개발은 흔히 ‘자물쇠에 맞는 열쇠를 찾는 일’로 비유된다. 특정 단백질만 선택적으로 억제해야 부작용을 최소화할 수 있기 때문이다. 그러나 구조가 유사한 단백질이 많아 원하는 단백질만 정확히 겨냥하는 후보 물질을 발굴하기는 매우 어렵다.

 임 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 ‘DNA-바코드 화합물 라이브러리(DNA-encoded library)’와 ‘클릭 화학(in situ click chemistry)’을 결합한 새로운 방법을 고안했다.

DNA-바코드 화합물 라이브러리는 수천만 개의 분자 각각에 고유한 DNA 표시를 붙여 식별할 수 있게 만든 화합물 모음이다. 클릭 화학은 분자들이 가장 잘 맞는 파트너와 스스로 결합하도록 유도하는 화학 반응을 의미한다. 연구팀은 이 두 기술을 접목해 특정 단백질을 겨냥하는 후보 물질을 효율적으로 찾아낼 수 있는 플랫폼을 마련했다. 각 분자에 DNA 바코드를 부착해 추적이 가능하도록 하고, 클릭 화학을 통해 최적의 분자 조합을 자연스럽게 형성하도록 한 것이다.

이 방법을 통해 연구팀은 비만·당뇨 등 대사성 질환 단백질뿐 아니라 암 관련 주요 단백질인 PTP1B(Protein Tyrosine Phosphatase 1B) 의 억제 후보 물질을 발굴했다. PTP1B는 유사 단백질과 구분이 어려워 선택적 억제가 거의 불가능했지만, 이번 기술로 정상 세포에는 영향을 주지 않으면서 암세포에서만 강력한 효과를 보이는 물질을 확인했다.

임 교수 연구팀의 성과는 난치 질환 맞춤형 치료제 개발뿐 아니라 정밀 진단 도구 설계에도 활용될 수 있어 의약·바이오 분야에서 파급력이 클 것으로 기대된다.

논문 제1저자인 김민경 화학과 박사과정생은 “이번 연구는 단백질 선택성을 획기적으로 높여 맞춤형 치료제 개발의 길을 열었다”며 “정밀 의학 분야에서 폭넓게 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1002/anie.202511606

[출처: 동아사이언스]