혁신 신약개발 플랫폼 기업 바오밥에이바이오가 초저온전자현미경(Cryo-EM) 분석의 이론적 한계를 뛰어넘는 소형 단백질 구조 규명에 성공하며 세계적인 기술력을 입증했다.

바오밥에이바이오 Cryo-EM팀은 세계 최초로 약 31kDa 크기의 소형 단백질인 PLK1 Kinase Domain과 표적항암제인 온반서팁(onvansertib) 약물의 결합 구조를 3.4Å 해상도로 규명했다고 밝혔다. 이는 1995년 노벨상 수상자 리처드 헨더슨이 제시한 Cryo-EM 분석 한계치(38kDa)를 30년 만에 극복한 성과로, 해당 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 14일 자에 게재됐다.

그동안 신약개발 과정에서는 약물의 타깃이 되는 단백질의 구조 분석에 X-선 결정학이 주로 활용돼 왔으나 시료 결정화의 어려움과 복합단백질 접근 제한, 결정화에 따른 구조적 변화 등 실험적 제약이 컸다. 이를 보완하기 위해 급속 동결된 단백질의 이미지를 수집해 분자구조를 규명하는 Cryo-EM 기술이 주목받아 글로벌 제약기업들은 이미 신약 발굴 단계에서부터 관련 기술을 활용하고 있으나 200kDa 이상의 큰 단백질의 구조 분석에는 효과적인 반면 단백질의 크기가 작을수록 구조 분석에 한계가 있다는 점이 고질적인 난제로 지목돼 왔다.

특히 노벨상 수상자인 리처드 헨더슨이 1995년 제시한 이론에 따르면 Cryo-EM으로 분석 가능한 단백질의 최소 크기는 약 38kDa이며, 지금까지 보고된 가장 작은 크기의 Cryo-EM 구조도 42kDa 수준으로, 38kDa는 사실상 한계 크기로 여겨져 왔다.

바오밥에이바이오는 자체 보유한 Cryo-EM을 통해 이러한 기술적 장벽을 무너뜨렸다. 이번 연구에서 말토스를 결합한 말토스결합단백질(약 41kDa)의 구조를 2.4Å 해상도로 규명한 데 이어 표적항암제인 온반서팁이 결합된 PLK1 Kinase Domain(약 31kDa)의 구조를 3.4Å 해상도로 정밀하게 규명해냈다. 이는 소형 단백질의 구조 규명은 물론 약물과의 상호작용 분석까지 가능함을 기술적으로 입증한 세계 첫 사례다.

연구를 주도한 박건웅 수석연구원은 “이번 연구는 현재 상용화된 Cryo-EM 장비에서 이론적 한계를 넘어서는 소형 단백질과 약물 결합 특성에 대한 접근이 가능함을 제시했다는 점에서 Cryo-EM의 응용 범위를 크게 확장했다”며 “그동안 국내 제약회사들과 진행했던 구조 기반 연구의 스펙트럼이 더욱 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

실제로 바오밥에이바이오는 국내 바이오텍 중 유일하게 Cryo-EM 시스템을 구축·운영하고 있으며, 지난 2년간 8개 이상의 국내 제약·바이오 기업들과 협력해 40여 개의 타깃 단백질 구조를 고해상도로 규명해왔다. 이러한 고해상도 구조 데이터를 AI 및 양자컴퓨팅 기술과 결합해 신약 설계의 정밀도를 높이고 개발 성공 확률을 극대화하는 혁신 플랫폼 기업으로 자리매김하고 있다.

특히 바오밥에이바이오는 이러한 독보적인 기술적 역량을 인정받아 2021년 시리즈A(160억 원)와 2023년 시리즈B(80억 원) 투자를 성공적으로 유치하며 누적 투자액 240억 원을 기록했다. 확보된 재원을 바탕으로 Cryo-EM 인프라 고도화와 AI 신약개발 플랫폼의 전문성을 지속적으로 강화하며 차세대 신약 시장에서의 입지를 단단히 굳히고 있다.

한편 영남대 약학과 김동영 교수팀과 공동으로 수행한 이번 연구는 앞서 바이오아카이브(bioRxiv)에 공개된 논문 초안이 세계적 학술지 Science(사이언스) 공식 블로그 포스트에 소개되는 등 게재 전부터 학계의 큰 주목을 받은 바 있다.

출처 : 바오밥에이바이오