KAIST '원자 편집으로 신약 발굴' 원천기술 세계 첫 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 원자 편집으로 신약 발굴 패러다임을 바꿔 주목된다.

한국과학기술원(KAIST)은 화학과 박윤수 교수 연구팀이 오각 고리 화합물인 퓨란의 산소 원자를 손쉽게 질소 원자로 편집·교정해 제약 분야에서 널리 활용하는 피롤 골격으로 직접 전환하는 원천 기술 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.

약물 분자 골격에 특정 원자를 도입했을 때 나타나는 효능을 ‘단일 원자 효과'라 한다.

선도적 신약 개발에서는 수많은 원자 종류 중 약효를 극대화하는 원자를 발굴하는 것이 핵심으로 여겨진다.

하지만 단일 원자 효과를 평가하기 위해서는 다단계·고비용의 합성 과정이 필연적으로 요구돼 왔다. 산소 혹은 질소 등을 포함한 고리 골격은 고유의 안정성(방향족성)으로 인해 단일 원자만 선택적으로 편집하기 어려워서다.

이에 연구팀은 빛에너지를 활용하는 광촉매를 도입하여 해당 기술을 구현했다.

연구팀은 분자 가위 역할을 하는 광촉매 개발을 통해 오각 고리를 자유자재로 자르고 붙임으로써 상온·상압 조건에서 동작하는 단일 원자 교정 반응을 세계 최초로 성공시켰다.

들뜬 상태의 분자 가위가 단전자 산화 반응을 통해 퓨란의 산소를 제거하고, 질소 원자를 연이어 추가하는 새로운 반응 메커니즘을 발견한 것이다.

KAIST 화학과 김동현·유재현 석박사통합과정 학생(제1 저자)은 “빛에너지를 활용해 가혹한 조건을 대체해 이 기술이 높은 활용성을 가질 수 있었다”며 "복잡한 구조로 이루어진 천연물이나 의약품들을 기질로 활용해도 선택적으로 목표 편집이 수행된다”고 말했다.

박윤수 교수는 “오각 고리형 유기 물질의 골격을 선택적으로 편집할 수 있게 됨에 따라 제약 분야의 숙원인 의약품 후보 물질의 라이브러리 구축에 새로운 장을 열 것”이라며 “해당 기반 기술이 신약 개발 과정을 혁신하는데 쓰이길 바란다”고 했다.

한국연구재단의 우수신진연구, KAIST 교내연구사업 도약연구 및 초세대협업연구실, 포스코청암재단의 포스코 사이언스펠로십의 재원을 바탕으로 수행된 이번 연구의 성과는 과학 분야 최고권위 학술지 '사이언스'에 지난 3일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr