약물 뼈대 그대로 두고 질소 위치만 '쏙'…신약 후보 탐색 빨라진다

(서울=뉴스1) 김민수 기자 = 국내 연구진이 이미 만들어진 약물의 뼈대는 그대로 두고, 그 안에 있는 질소 원자의 자리만 바꿔 새로운 약물 후보를 만드는 기술을 개발했다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 분자활성 촉매반응 연구단 홍승우 단장 직무대행 연구팀이 이런 방식의 '질소 원자 전위' 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처'에 게재됐다.

연구팀이 주목한 것은 '피리딘'이라는 분자 구조다. 탄소 원자 5개와 질소 원자 1개가 육각형 고리를 이루는데, 여러 의약품에 흔히 들어가는 기본 뼈대다.

중요한 것은 이 가운데 질소가 어느 자리에 있느냐다. 분자를 이루는 재료가 같더라도 질소의 위치가 달라지면 물에 녹는 정도나 체내 흡수, 다른 물질과 결합하는 성질이 달라질 수 있다. 약효 역시 달라질 수 있다.

신약을 개발할 때 질소 등의 위치만 조금씩 다른 분자를 여러 개 만들어 비교하는 이유다.

하지만 지금까지는 이런 분자를 만들기가 번거로웠다. 질소 위치가 다른 약물 후보 하나를 만들 때마다 다른 재료를 준비하고 합성 방법도 새로 짜야 했다. 이미 완성된 복잡한 약물에서 원하는 부분의 위치만 바꾸는 것도 쉽지 않았다.

연구팀은 여기서 생각을 뒤집었다. 질소 주변에 붙어 있는 여러 부분을 하나씩 옮기는 대신 질소 자체의 자리를 옮긴 것이다. 새로운 질소를 원하는 자리에 넣고 원래 있던 질소를 밖으로 빼내는 과정에서 약물의 나머지 구조는 그대로 유지된다. 기존 질소는 질소 기체(N₂)가 돼 빠져나가고 새로 넣은 질소가 그 자리를 대신한다.

기존에는 질소 위치가 다른 약물 후보를 얻으려면 사실상 처음부터 다시 만들어야 했다면, 이번 기술로 이미 만든 약물을 바탕으로 질소 자리만 바꿔 새로운 후보를 만들 수 있게 된 것이다.

실험 결과 이 기술은 단순한 분자뿐 아니라 여러 구조가 붙어 있는 복잡한 분자에도 적용됐다. 가장 좋은 조건에서는 원하는 분자를 88%의 수율로 얻었다.

연구팀은 실제 판매 중인 항암제 '비스모데깁'과 '아비라테론 아세테이트', 소염진통제 '에토리콕시브'에도 기술을 적용했다. 약물의 전체 뼈대는 유지하면서 질소 위치만 다른 새로운 분자를 만드는 데 성공했다.

이를 활용하면 하나의 약물을 토대로 구조가 조금씩 다른 후보를 보다 쉽게 만들어 어떤 구조에서 약효가 좋아지는지 살펴볼 수 있다.

홍 단장 직무대행은 "완성된 분자의 핵심 골격을 원자 수준에서 직접 편집해 물성과 약효 변화를 다각도로 탐색하고 신약 후보 물질의 발굴 범위를 획기적으로 넓히는 데 기여할 것"이라고 말했다.

kxmxs4104@news1.kr