약물 구조 파악해 부작용 알아내는 차세대 분석법 나왔다

차진욱·박진수 KIST 선임연구원팀 성과

차진욱(왼쪽), 박진수 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원. /한국과학기술연구원 제공

단 한 번의 측정으로 화합물의 복잡한 분자구조를 읽어낼 수 있는 분석 기술을 국내 연구진이 내놨다.

한국과학기술연구원(KIST)은 천연물인포매틱스연구센터 차진욱 선임연구원팀이 1회 측정을 통해 특정 수소와 연결된 탄소 원자핵의 정보를 선택적으로 측정할 수 있는 핵자기공명분광법(NMR)을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

NMR은 질병을 고칠 약물을 개발하는 과정에서 약물 속 화합물의 분자구조를 분석하기 위해 널리 쓰이던 방법이다. NMR은 약물의 부작용 매커니즘을 미리 파악하는 데 굉장히 중요한 역할을 하는 분석법이다.

다만 기존 NMR은 필요한 장비만 100억원을 넘어갈 정도로 가격이 비싼 게 흠이었다. 또 특정 수소 원자핵을 분석하는 건 가능했지만 이와 연결된 또 다른 탄소 원자핵을 파악하기는 어렵다는 문제가 있었다. NMR을 써도 독성 우려 약물의 화학구조를 규명하는 데 한계가 있었다.

차 선임연구원 연구팀은 자신들의 분석법을 활용해 복잡한 탄소핵 구조 속에서도 특정 수소 원자핵, 그리고 이와 연결된 탄소를 구별해냈다. 이를 통해 항암제로 이용되는 파클리탁셀처럼 여러 종의 약물로 개발되어 온 분자구조가 복잡한 천연 유래 물질의 구조를 명확하게 분석할 수 있게 됐다.

또한 천연 유래 항암 물질인 ‘닥티노마이신’을 구성하는 아미노산의 광학이성질체와 살균 물질인 ‘이프로발리카브’를 구성하는 부분입체이성질체 혼합물의 수소-탄소 구조를 분석해내는 데도 성공했다.

차 선임연구원 연구팀이 만든 분석법은 기존 NMR보다 빠르고 정확하며 경제적이라는 장점도 있다. 이들은 대학이나 기업에서 보유하고 있는 NMR 장비에 적용할 경우 초고자장 NMR 장비 대비 약 1/5 수준의 측정시간으로 동등한 수준의 NMR 신호 분해능을 확보할 수 있음을 확인했다.

차진욱 선임연구원은 “새로운 NMR 분석법은 천연물 바이오 산업계에서 신규 소재의 유효성분 규명 및 규격화를 위한 표준 분석기술로 활용할 수 있다.”면서, “의약품 개발과정에서 유효성과 안전성 규명에 결정적인 역할을 하는 부분입체이성질체의 구조 규명에 활용해 신약 개발 과정의 난제를 해결함으로써 천연물 바이오 산업 육성에 기여할 것으로 기대한다.”고 말했다.

이번 연구 성과가 담긴 논문은 화학 분야 국제 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 지난 2일 게재됐다.

참고자료

Angewandte Chemie, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202304196

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