국내 연구진이 기존 의약품에 대한 강한 저항성으로 인해 퇴치가 어려운 난치성(내성) 결핵균을 효과적으로 사멸시키는 혁신신약 후보물질(물질명: Q203)을 개발했다.
Q203은 결핵균의 세포 호흡을 담당하는 핵심 단백질에 특이적으로 결합하여 결핵균을 죽이는 새로운 작용기전의 치료 후보물질로 이를 통해 향후 난치성 결핵 환자(다제내성 및 광범위내성 결핵 환자)의 치료기간 단축 및 완치가 가능할 것으로 기대된다.
한국파스퇴르연구소의 케빈 페트 박사와 김재승 박사 연구팀, 그리고 한국파스퇴르연구소가 설립한 바이오 벤처회사인 (주) 큐리언트(대표 남기연)의 주도로 진행된 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 경기도(도지사 김문수)의 연구비 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 의과학분야 권위지인 네이처 메디슨(Nature Medicine) 8월 4일자 온라인판에 게재되었다
결핵은 세계적으로 유행하는 호흡기 전염성 질병으로 최근 공공 의료 수준이 지속적으로 발전하고 있음에도 다제내성균 및 광범위내성균의 등장, 후천성 면역결핍증(HIV)과의 동시 감염 등으로 인해 결핵 감염률은 여전히 통제되지 못하고 있다.
또한 지난 40년간 단 1건의 치료제만이 미국 FDA의 승인을 받았을 정도로 결핵 신약개발 연구가 정체되어 있었다.
질병관리본부에 따르면 2011년 기준 한국은 결핵 발생률, 유병률, 사망률에서 OECD국가 중 1위를 기록하고 있으며 결핵은 국내 법정 감염성 질환 중 가장 높은 발병률과 사망률을 보이고 있다. 특히, 다제내성결핵 환자 수는 2010년 대비 15% 증가했으며 광범위내성결핵 환자수도 증가 추세다. 결핵으로 인한 사회경제적 손실비용도 연간 8천억원에 이르는 것으로 추산된다.
이번 연구에서 연구진은 새로운 결핵 치료제 발굴을 위해 한국파스퇴르연구소가 자체 구축한 세포 이미징 기반 페노믹스크린(PhenomicScreenTM) 기술을 활용하여 연구소가 보유한 약 12만개의 화합물을 탐색, 결핵 치료 효능을 나타내는 초기 유효물질을 도출하였으며 이후 도출된 화합물의 최적화(lead optimization) 과정을 통해 혁신신약 후보물질인 Q203을 개발해 냈다.
특히 결핵균에 감염시킨 살아있는 인간 대식세포를 활용하여 실제 인체 내 감염경로 및 서식환경과 유사한 조건을 도입하는 신개념 연구법을 통해, 기존 단백질이나 효소 또는 결핵균만을 이용하는 생체 외 실험(in vitro)의 한계점을 보완하고 생체 내 실험(in vivo)에서도 유의한 수준의 활성 발현이 가능한 신약후보 물질을 발굴하였다.
이에 Q203은 실제 동물효능실험 뿐 아니라 다제내성과 광범위내성 결핵 환자로부터 분리된 균주를 활용한 실험에서도 매우 탁월한 치료 효능을 나타냈으며 독성 실험에서도 안전성이 입증되어 혁신신약 후보물질로서의 요건을 충족하였다.
또한 Q203의 약효 기전 규명을 위해 연구진은 Q203에 내성을 가지는 돌연변이 결핵균을 인위적으로 생성시킨 후 전체 게놈 시퀀싱(whole-genome sequencing)으로 유전자 변이를 탐색, 결핵균의 세포호흡을 담당하는 핵심 단백질인 시토크롬 bc1(cytochrome bc1)의 유전자가 변형됨을 확인함으로써 기존 치료제와는 다른 새로운 결핵균의 약효 작용점을 규명하였다.
Q203이 이와 같이 새로운 작용 기전을 가지고 있기 때문에 향후 신약으로 출시되면 그간 기존 치료제의 한계로 고통 받던 내성 결핵 환자들의 삶의 질 개선 및 결핵의 조기 퇴치에 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.
특히 이번 연구결과는 한국파스퇴르연구소의 페노믹스크린(PhenomicScreenTM) 기술을 활용하여 초기 유효물질 도출에서 후보물질 개발까지의 연구를 성공적으로 수행한 사례로 새로운 약효기전 발굴 및 혁신신약 후보물질 도출 모두에 동시 성공한 국내 최초의 연구 성과로서 그 의의가 있다.
