수퍼컴퓨터로 '코로나19 치료제' 설계했다

코로나19 바이러스 표면의 스파이크 돌기 RBD 단백질(빨간색)과 인간 세포 표면 hACE2 수용체 단백질(파란색)의 결합 도식도

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 슈퍼컴퓨터를 통해 신종 코로나바이러스(코로나19)가 인체에 감염되지 못하도록 하는 인공단백질을 개발했다. 신약과 약물 재창출 등 기존 방법과 달리, 단백질을 설계해 코로나19를 중화시키는 치료제가 시판될 수 있을지 관심이 모아진다.

대구경북과학기술원 슈퍼컴퓨팅·빅데이터센터와 핵심단백질자원센터는 원자차원 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션으로 치료제 인공단백질 11가지를 설계했다고 29일 밝혔다. 연구진은 11가지 치료제 후보 인공단백질들에 대해 특허 출원도 완료했다.

이 인공단백질은 코로나 바이러스 표면의 스파이크(돌기) 단백질이 인간 세포 수용체(hACE2) 단백질에 결합하지 못하도록 작용한다. 코로나가 인체에 감염되는 것을 중화한다는 뜻이다.

이 단백질은 기존 신약 개발, 약물 재창출 등과 달리, 컴퓨터로 설계해 개발했다는 것이 특징이다. 연구진은 코로나19의 스파이크 돌기 RBD 단백질과 인간세포 hACE2 수용체 단백질의 구조에 기반을 둔 11개 치료제 후보 인공단백질들의 구조를 슈퍼컴퓨팅 계산을 통해 설계했다.또 구조적, 열역학적, 면역원성적 안정성에 대한 계산과학적 검증을 마쳤다. 연구진은 이 단백질의 자체 생산에도 나서, 7가지는 고순도 생산을 완료했다. 나머지는 조만간 생산을 마친다. 생산된 단백질에 대한 질량,아미노산 서열 정상 여부 등 2차구조 안정성도 확보했다.

연구진은 생산된 단백질과 코로나19 내 스파이크 돌기 RBD단백질 사이에 결합 상수를 미세규모 열영동 실험을통해 입증하기도 했다. 실험 결과 이 단백질은 인체의 hACE2보다 더 강하게 코로나19와 결합했다. 또 연구진은 생산된 인공단백질 중에 PEP9 단백질을 6가지 인간(배아 신장, 간, 뇌 면역, 폐, 신장, 폐암) 세포주에 투여했는데 독성은 없는 것으로 나타났다고 전했다.

장익수 센터장은 "DGIST 연구진들이 개발한 코로나19 치료제 후보 단백질들의 효능을 검증하기 위해 조만간 BSL3급의 코로나 바이러스 실험 및 전임상 실험을 실시할 계획"이라머 "앞으로 진행될 세포주, 동물 및 인간에서 코로나19 바이러스에 대한 치료제 후보 단백질의 효능분석 연구의 결과에도 큰 기대를 갖고 있다"라고 밝혔다.

인공단백질의 중화작용 도식도

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr