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KAIST‘비강 투여형 항바이러스 플랫폼’개발
기존 인터페론-람다 치료제,구조적 약점 보완
코 점막에 오래 붙고 빠르게 확산.효능 극대화

정현정(윗줄 왼쪽부터) KAIST 교수,토토사이트 카지노김호민 교수,오지은 교수,양승주(아래줄 왼쪽부터) 박사,윤정원 박사,권재혁 박사과정.KAIST 제공

인공지능(AI) 단백질 설계 기술을 이용해 콧속에 호흡기 바이러스 치료제를 오래 머물게 하는 기술이 개발됐다.간단히 코에 뿌리는 것만으로도 독감이나 코로나19 등 호흡기 바이러스를 조기에 차단할 수 있는 플랫폼 기술로 활용할 수 있을 전망이다.

KAIST는 김호민·정현정 생명과학과 교수와 오지은 의과학대학원 교수 연구팀이 AI로 인터페론-람다 단백질을 안정적으로 재설계해 비강 점막에 호흡기 바이러스 치료제가 오래 머물게 하는‘비강(콧속) 투여형 항바이러스 플랫폼’을 개발했다고 15일 밝혔다.

인터페론-람다는 우리 몸이 바이러스 감염을 막기 위해 스스로 만드는 선천면역 단백질로,감기와 독감,코로나19 등 호흡기 바이러스 차단에서 중요한 역할을 한다.

하지만 인터페론-람다 치료제를 비강에 투여하면 열과 분해효소,점액,섬모운동 등이 취약해져 제한된 효능을 갖는 한계가 있다.

연구팀은 AI 단백질 설계 기술을 이용해 인터페론-람다 단백질의 헐거운 루프 구조를 나선형 구조로 바꿔 안정성을 크게 높였다.

또 단백질끼리 서로 달라붙어 덩어리(뭉침)가 생기는 문제를 막기 위해 표면을 물과 잘 섞이도록 설계하는‘표면 엔지니어링’을 적용했다.이어 단백질 표면의 당사슬 구조를 추가하는‘글라이코엔지니어링’을 도입해 단백질을 보다 튼튼하고 안정적으로 재설계했다.

그 결과,새로 제작한 인터페론-람다는 50도에서 2주를 버틸 만큼 안정성이 대폭 향상됐고,끈적한 비강 점막에서도 빠르게 확산됐다.

연구팀은 인터페론-람다 단백질을 나노리포좀이라는 미세 캡슐에 담은 뒤 표면을 저분자 키토산으로 코팅해 코 점막에 오래 붙어 있도록 점막 부착력을 크게 강화했다.

이 전달 플랫폼을 인플루엔자 감염 동물 모델에 적용한 결과,콧속 바이러스가 85% 이상 감소하는 강력한 억제 효과가 확인됐다.

김호민 KAIST 교수는 “AI 기반 단백질 설계와 점막 전달기술로 기존 인터페론-람다 치료제의 안정성과 체류 시간 한계를 동시에 극복했다”며 “고온에서도 안정적이고 점막에 오래 머무르는 이번 플랫폼은 냉장 유통시스템(콜드체인) 인프라가 부족한 개도국에서도 활용 가능한 혁신 기술로,계절성 독감과 예기치 못한 신변종 바이러스에 신속히 대응할 수 있는 새로운 치료전략이 될 것”이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지‘어드밴스드 사이언스’와‘바이오머터리얼즈 리서치’에 각각 11월 20일,11월 21일에 연이어 실렸다.


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