“최적의 신약후보물질 찾는다”…미세 차이까지 판별하는 ‘초미세 나노센서’

생명연, 단백질-약물 결합 구별 ‘나노포어 센서기술’ 개발
전기신호 변화 분석해 유사한 구조의 신약후보물질 찾아

단백질-약물 결합 판별하는 나노포어 센서 기술 개념도. 생명연 제공.

최적의 신약후보물질 빠르고 정확하게 선별할 수 있는 나노센서 기술이 개발됐다. 신약개발 기간을 단축하고 효율을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원은 지승욱·정기백·황성보·김진식 박사 연구팀이 공동으로 특정 표적 단백질과 약물 결합 상태를 분자 한 개씩 직접 분석하는 ‘초정밀 나노포어 센서 기술’을 개발했다고 11일 밝혔다.

수많은 신약후보물질 가운데 실제 치료 효과를 가진 물질을 빠르고 정확하게 찾는 과정이 신약개발에 있어 매우 중요하다.

하지만 신약후보물질 대부분은 구조가 매우 비슷한 저분자 약물이어서 단백질과 약물 결합 상태를 구별·분석하기 어렵다.

연구팀은 수 나노미터 크기의 초미세 구멍인 ‘나노포어’를 활용했다. 초미세 구멍들은 단백질이 통과하거나 머무를 때 전기 신호가 미세하게 변한다. 이 신호를 정밀 분석하면 단백질과 약물 결합 상태를 구별할 수 있다.

연구팀은 항암제 개발의 핵심 표적 단백질인 ‘BRD4’에 나노 포어 센서를 적용해 다양한 약물을 분석했다. 그 결과, 약물 종류에 따라 전기 신호 패턴이 서로 다르게 나타남을 확인했다.

특히 질량 차이가 단 2.5Da(달톤)에 불과한 매우 유사한 약물까지 구별할 수 있었다. 이는 수소 원자 2∼3개 정도의 질량 차이에 해당하는 수준이다.

기존 나노포어 기반 단백질 분석 기술이 약 88∼116달톤 수준인 점을 감안하면 수십 배 더 높은 정밀도를 구현한 것으로, 세계 최고 수준의 해상도라고 연구팀은 설명했다.

지승욱 박사는 “원자 수준에서 단백질-약물 결합을 분석할 수 있는 나노포어 센서 기술을 개발한 것으로, 세계 최고 수준의 고해상도를 달성했다”며 “고효율 신약 발굴을 가속화하고, 정밀 의료와 질병 진단 분야로 확장할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 국제 학술지 ‘미국화학회(ACS) 나노’ 지난달 27일에 게재됐다.

지승욱(앞줄) 박사와 정기백 박사. 생명연 제공.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr