‘극미량·초고감도 측정’ 고효율 신약발굴 센서 개발

생명연 "신약개발 시간·비용 획기적으로 줄여"

단일 분자 수준으로 표적 단백질-약물 결합 측정 가능한 새로운 나노포어 센서 개발 모식도(한국생명공학연구원 제공)

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 신약개발에 드는 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 신약발굴 센서를 세계 최초 개발했다.

이 기술은 신약개발의 효율성을 높이고, 그동안 후보물질 탐색이 어려웠던 질환 표적들에 대한 새로운 신약개발 접근법을 제시할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

한국생명공학연구원(KRIBB)은 바이오의약연구부 지승욱 박사 연구팀이 단일 분자 수준에서 극미량·초고감도로 측정 가능한 고효율 신약발굴용 나노포어(nanopore) 센서를 세계 최초로 개발했다고 12일 밝혔다.

나노포어 센서는 수㎚(나노미터, 1㎚=10억분의 1m) 크기의 구멍을 통한 이온의 흐름을 전기적으로 측정하는 센서 시스템이다.

이 센서는 생체분자가 나노포어 내부를 통과할 때 발생하는 전기신호를 측정해 단일 분자의 특성을 분석할 수 있다.

하지만 기존 센서는 크기나 전하가 다양한 단백질을 측정하기 어렵고 단백질의 약물 결합 여부를 구분하기에 민감도에서 한계가 있었다.

이에 연구팀은 단일 분자(single molecule) 수준에서도 표적 단백질-약물 결합을 분석할 수 있는 고효율 신약발굴용 나노포어 센서를 개발했다.

연구팀은 단백질 엔지니어링 기술을 이용해 나노미터 크기인 구멍으로 1개의 표적 단백질만 포집할 수 있도록 깔때기 구조로 디자인했다.

이로써 기존 약물 스크리닝 기술인 핵자기공명분광법(NMR)과 비교해 시료량을 약 4500배 절감할 수 있어 매우 경제적이며 표적 단백질과 약물 시료 준비에 드는 시간과 비용을 현저히 절감할 수 있다.

개발된 센서는 단일 분자에서 단백질-단백질 상호작용과 단백질-단백질 상호작용을 저해하는 약물의 약효 분석도 가능하다.

지승욱 박사는 “단일 분자로도 표적 단백질-약물 결합을 측정할 수 있는 초고감도의 새로운 나노포어 센서 개발에 성공해 극미량 시료만으로도 고효율 신약발굴이 가능해질 것"이라고 말했다.

또 "향후 신약 발굴에 소요되는 시간과 비용을 감소시켜 신약개발의 효율성을 높이고, 단백질-단백질 상호작용과 난용성 표적 등 그동안 신약개발이 어려웠던 표적들에 대해서도 신약개발 가능성이 기대된다"고 했다.

생명연 주요사업, 과학기술정보통신부 개인기초연구사업 중견연구, 바이오‧의료기술개발사업, NST 융합연구단 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 세계적인 과학저널 ’네이처 커뮤니케이션스’ 온라인에 지난 4일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr