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성균관대 약학대학 조동규, 이원식 교수 연구팀, 코로나19 바이러스 전파 억제하는 엑소좀 기반의 치료기술 개발
성균관대 약학대학 조동규, 이원식 교수 연구팀, 코로나19 바이러스 전파 억제하는 엑소좀 기반의 치료기술 개발
  • 최승우
  • 승인 2022.01.10 09:49
  • 댓글 0
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- 변이 코로나19 바이러스에 더 좋은 효과 보이는 치료제 개발 가능성 높여

성균관대학교(총장 신동렬) 약학대학 중심의 공동 연구팀이 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)의 전파를 억제하는 엑소좀 기반 치료제를 개발했다. 성균관대 약학대학 조동규․이원식 교수 및 김학균 박사가 참여한 연구팀과, 질병관리청 국립감염병연구소 신종바이러스·매개체연구과 조준형 박사 연구팀 및 ㈜엑소스템텍(대표 조용우)이 공동으로 진행한 이번 연구를 통해 엑소좀 기반 코로나 바이러스 치료제 개발에 성큼 다가갔다.

2019년 겨울부터 코로나 바이러스의 창궐로 인해서 현재까지도 전 세계에서 많은 사람들이 고통을 받고 있다. mRNA 기반 차세대 백신이 도입되었지만 지속적으로 발생하는 변이들로 인해서 백신의 효과가 점점 떨어짐으로 인해 지속적으로 대유행이 발생하고 있다. 

(좌측부터) 조동규 교수, 이원식 교수, 김학균 박사, 질병관리청 조준형 박사.
(좌측부터) 조동규 교수, 이원식 교수, 김학균 박사, 질병관리청 조준형 박사.

지금까지 코로나19에 대한 치료제로는 항체치료제가 주를 이루고 있다. 하지만 이러한 항체치료제는 계속해서 발생하는 다양한 변이들에 대한 효능이 점차 줄어들 수밖에 없다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하고자 개발된 엑소좀 기반 코로나-19 치료제는 바이러스의 세포수용체인 ACE2와 바이러스의 외피단백질인 SPIKE 단백질과의 결합력을 이용하여 고안되었다. 이 전략은 전염력이 높은 바이러스 변이들이 SPIKE 단백질의 ACE2에 대한 친화도가 증가하다는 점에 착안하였다. 바이러스 감염을 위한 수용체인 ACE2를 이용한 치료제이기 때문에 바이러스 감염에 대해서 치료 효능이 더 좋아지는 장점이 있다. 이에 더하여 SPIKE 단백질에 대한 친화도가 증가하는 걸로 알려진 ACE2 단백질의 변이형들을 이용하여, 그 효능을 더욱 증진시켰다. 

기존 단백질 의약품의 제한된 약물동력학적 특징을 극복하고자, 엑소좀 표면에 바이러스 중화를 위한 ACE2 단백질의 세포외 부분(sACE2)과 그 변이형들을 엑소좀 특이적 마커와 융합시켰다. 이 방법을 통하여 단백질 단독으로 사용하였을 때 보다 더 적은양의 치료 단백질 양을 사용하면서 약물동력학적 약역학적 특성이 개선되어 뛰어난 효능을 나타내는 것을 확인하였다. 
 ※ SPIKE 단백질 : SARS-CoV-2 바이러스의 외피에 있는 단백질로서 숙주세포의 수용체 인식과 세포막과의 융합 과정에서 중요한 역할을 하는 단백질
 ※ sACE2(Soluble Angiotensin Converting Enzyme2) 단백질 : SARS-CoV-2가 숙주세포에 침입할 때 주로 사용하는 수용체는 ACE2이며, 이 ACE2 단백질의 세포외 부분이 잘려서 생기는 절편 단백질

이렇게 개발한 엑소좀 치료제는 바이러스의 외피단백질 부분만 SPIKE로 바꾼 슈도바이러스(유사바이러스)를 이용한 실험을 통해 야생형의 바이러스는 물론 베타변이, 델타변이 모두에서 억제효과를 확인하였으며, SPIKE에 변이가 있을수록 그 효능이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 슈도바이러스가 아닌 실제 코로나 바이러스와 델타 변이주를 이용한 실험에서도 엑소좀치료제가 바이러스의 전파를 막는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 효과는 더 나아가 동물 모델을 이용한 실험에서도 그 효능을 입증할 수 있었다. 

조동규 교수는 “이번 연구를 통하여 새로운 엑소좀 기반의 COVID-19 치료제의 작용 원리와 실현 가능성을 제시하였다” 면서 “이번 연구는 ㈜엑소스템텍과의 공동연구를 통해 개발 중인 엑소좀 기반의 COVID-19 및 다양한 질환 치료제 개발의 새로운 동력이 될 것” 이라고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 해양수산부, 교육부, 보건복지부, 질병관리청 국립보건연구원의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 세계적 권위지인 ‘Journal of Extracellular Vesicles’ (IF 25.841)에 1.4(화) 발표되었다.
 


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