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코로나 바이러스 감염 막을 새로운 약제 개발

충남대-UNIST-화학연 공동 연구 진행

분석과학기술대학원 이주용 교수와 UNIST, 한국화학연구원 공동연구팀이 'endocytosis 기작'과 'endosome 형성' 과정을 조절하는 PIKfyve, PIP5K1C 효소를 저해하는 신규 저분자 화합물을 발굴하고, 이 화합물이 코로나바이러스의 세포 감염과정을 단계적으로 저해할 수 있다는 점을 세계 최초로 규명했다.

이번 연구 성과는 'Experimental Molecular Medicine'(IF: 12.8)에 8월 1일 온라인판으로 게재됐다. 이번 연구는 분석과학기술대학원 이주용 교수와 UNIST 명경재 교수, 한국화학연구원 김미현 책임연구원이 공동으로 진행했다.

※ 논문제목: A dual inhibitor of PIP5K1C and PIKfyve prevents SARS-CoV-2 entry into cells.

전세계를 공포로 몰아넣은 코로나19 팬데믹이 활발한 백신 연구로 인해 현재 엔데믹 단계까지 완화됐지만, 초기에 개발된 백신에 대한 저항성이 생긴 변종 코로나 바이러스가 출현하고 있으며, 다른 종류의 팬데믹 바이러스 발생에 관한 우려가 인류 건강의 위협인자으로 작용하고 있어 바이러스 감염을 근본적으로 차단하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 

코로나 바이러스를 포함한 여러 인체감염 바이러스들은 인체 세포에 침투시 세포에 존재하는 다양한 기전을 하이재킹하는데 endocytosis^* 기전을 이용한 세포 내 이동과 그 후의 endosome^** 탈출과정을 거쳐 바이러스 유전물질을 세포질로 이동시킴으로써 증식을 시작한다. 

^* Endocytosis: 세포내이입, 세포가 에너지를 이용해 단백질 같은 분자를 세포 내로 옮기는 과정 

^** Endosome: 진핵세포 내부의 막으로 결합된 구조로 endocytosis로 인해 만들어진다. 

이에 공동 연구팀은 endocytosis를 이용한 세포내 바이러스 이동과 endosome 탈출 과정을 조절하는 효소의 저해제가 코로나바이러스를 포함하는 다양한 바이러스의 감염을 막을 범용성 치료제로 활용될 수 있다는 가능성을 확인하고 연구에 착수했다.

공동 연구팀은 연구를 통해 유전체의 항상성의 문제가 생기는 과정에서 세포가 반응하는 것을 저해하는 화합물들을 발견했다. 특히 UNI418이 코로나-19 바이러스의 endocytosis 기작을 통한 세포내 이동과 그 이후 endosome 탈출과정을 조절하는 PIKfyve와 PIP5K1C를 저해하는 것을 확인하고, 코로나바이러스의 감염을 막을 수 있는 효능이 있음을 밝혔다.

그 결과, 공동 연구팀이 발견한 UNI418과 이 화합물의 유도체들은 현재 개발 단계에 있으며, 연구팀은 기술이전을 통해 대상 질환 치료제로 개발을 할 예정이다. 

이주용 교수는 "이번 연구를 통해 개발할 합성 화합물은 향후 코로나바이러스나 이와 유사한 기전으로 인체에 침투하는 바이러스의 항바이러스제로 개발될 가능성이 있다"고 말했다.