생명공학대학 권대혁 교수 연구팀,

항바이러스 중화항체 한계점 극복할 수 있는 나노디스크 기반 치료제 개발

[사진] 왼쪽부터 권대혁 교수, 정영훈 박사, 황재현 (박사과정)

성균관대학교(총장 신동렬) 생명공학대학 권대혁 교수 연구팀이 항바이러스 중화항체의 한계점을 극복할 수 있는 나노디스크 기반 치료제를 개발했다.

코로나바이러스와 인플루엔자 바이러스 등 호흡기 바이러스 감염을 치료하기 위해 중화항체 치료제가 많이 개발되고 있으나, 중증의 환자에게는 유의한 치료 효과가 나타나지 않는 한계가 드러나고 있다. 더 큰 문제점은 바이러스가 빠르게 변이를 일으키기 때문에 개발한 중화항체를 금방 쓸 수 없게 된다는 것이다.

권대혁 교수 연구팀은 이러한 한계점을 극복하고자 항체치료제가 바이러스의 사멸을 매개할 수 있도록 만들었다. 연구팀은 ‘좋은 콜레스테롤’로 불리는 HDL이 만들어지는 과정에서 납작한 디스크 형태의 작은 세포막 조각이 만들어지는데, 이를 이용해서 바이러스를 사멸시킬 수 있다는 사실을 네이쳐 커뮤니케이션스에 보고한 바 있다. 바이러스가 디스크 형태의 세포막 조각을 만나면 스스로를 파괴한다는 선행 연구에 기반하여 이번 연구에서는 항체와 상호보완하여 바이러스를 사멸할 수 있는 방법을 고안하였다.

[연구그림]중화항체-나노퍼포레이터 복합체의 구조와 인플루엔자 바이러스 감염억제 기작

연구팀은 단백질공학을 활용해 디스크형 세포막 조각을 중화항체의 고유영역에 결합할 수 있도록 만들었더니, 중화항체를 단독으로 사용했을 때보다 훨씬 뛰어난 항바이러스 효과를 나타내는 것을 확인했다. 디스크형 세포막 조각은 감염된 세포가 스스로 사멸시킬 수 있도록 바이러스에 대한 저항력을 세포에 부여했다. 이는 단순히 바이러스의 활동을 억제하는 차원에서 한 발짝 더 나아가 바이러스를 사멸시키기 때문에 내성바이러스의 형성이 원천적으로 차단될 것으로 기대된다.

항체 의약품이 항암제 등의 개발에 널리 이용되는 것에 반해 항바이러스제의 개발은 그동안 성공적이지 못했는데, 본 기술은 기존의 다양한 항바이러스 항체의 치료제로서의 개발 가능성을 높일 수 있을 것으로 예상된다. 연구팀은 현재 코로나바이러스에 본 기술을 적용하는 후속 연구를 수행 중이며, 벤처기업 엠브릭스(주)는 본 기술을 이전하여 항바이러스제로 개발할 계획이다.

본 연구는 삼성전자 미래기술육성센터가 주관하는 삼성미래기술육성사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 세계적 권위지인 ‘Small Methods’ (IF 14.188)에 2022년 2월 온라인 게재 및 표지 논문(back cover)으로 선정되었다. 연구에는 제1저자로 황재현 박사과정생, 정영훈 박사 외에도, 성균관대 정우재 교수, 생명공학연구원의 김상직 박사 등이 참여하였다.

※ 논문명 : Nanodisc-Mediated Conversion of Virustatic Antiviral Antibody to Disrupt Virus Envelope in Infected Cells