IBS 코로나19 '증식 원점' 타격하는 항바이러스 후보물질 개발

바이러스 복합체 결합 원천 차단, 생쥐 실험으로 효과 입증

펩타이드 기반 코로나19 치료제 개념도. IBS 제공

기초과학연구원(이하 IBS) 한국바이러스기초연구소 연구팀이 코로나19 바이러스 증식 핵심인 RNA 복제 효소 복합체 형성을 차단하는 항바이러스 후보물질을 개발했다. 코로나19 바이러스 재유행이나 변이 바이러스 출현 우려에 대비해 새로운 치료 전략이 제시된 것이다.

최영기 IBS 한국바이러스연구소장 연구팀은 기존 렘데시비르나 몰누피라비르 항바이러스제의 기전과는 다른 방식을 채택했다.

코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)는 스스로 증식하기 위해 RNA 의존적 RNA 중합효소(RdRp) 복합체를 이용하는데, 이 복제 효소 복합체는 NSP12, NSP8, NSP7이라는 세 가지 단백질이 맞물려 작동한다. 이중 NSP8은 전체 구조를 안정시키는 결합 고리 역할을 하는 단백질이다.

기존 항바이러스제는 복합체의 활성을 직접 억제하지만 변이 바이러스에 대한 효과가 제한적이고 내성 위험도 있다. 연구진은 접근법을 달리해 복합체의 작동을 막는 것이 아닌 복합체 자체가 형성되지 못하게 단백질 간 결합을 차단하는 방식으로 접근했다.

연구진은 이를 위해 여러 변이 바이러스에도 잘 보존된 NSP12와 NSP8 사이 결합에 주목했다. 초저온 전자현미경을 통해 결합 주위를 정밀 분석한 뒤 구조를 모방한 펩타이드 4종을 개발했다. 나아가 펩타이드가 체내에서 안정적으로 작용할 수 있도록 구조를 최적화하고 세포막을 통과할 수 있도록 세포 침투 서열을 함께 도입했다. 펩타이드는 단백질을 이루는 기본 단위인 아미노산이 짧게 연결된 사슬 형태의 분자로, 생체 내에서 특정 단백질과 결합하거나 작용을 조절하는 기능을 한다.

이렇게 개발된 펩타이드 기반 항바이러스제는 NSP12와 선택적으로 결합해 NSP8의 접근을 차단하고 복합체가 정상적으로 형성되지 못하게 해 바이러스 RNA 복제와 증식을 억제한다.

연구진은 세포실험과 생쥐 감염 모델을 통해 항바이러스 효과를 입증했다. 특히 생쥐의 비강을 통해 투여하는 것만으로도 치명적인 감염에 대해 100% 생존율을 보였다.

최영기 소장

최영기 IBS 한국바이러스연구소장은 "이번 연구가 겨냥한 NSP12-NSP8 결합 부위는 다양한 코로나19 변이 바이러스에서도 고도로 보존돼 있다"며 "이를 표적으로 하는 접근은 향후 새로운 바이러스 출현에도 대응할 수 있는 범용 항바이러스 전략으로 발전할 수 있다"고 말했다. 임효인 기자