KAIST, 전북대 공동연구로 '코로나19' 증식 차단 '급소' 발견

(왼쪽부터) KAIST 허원도 교수, KAIST 유다슬이 연구조교수, KAIST 유정혜 박사과정, KAIST 김지혜 선임연구원, 전북대학교 강상민 연구부교수, 전북대학교 한희정 박사과정

[이데일리 함정선 기자] 국내 연구팀이 코로나19 바이러스에서 증식을 차단할 수 있는 ‘급소’를 발견했다. 연구팀은 이 부위를 특수 기술로 공략해 99.9%의 바이러스 증식 억제 효과를 냈으며, 동물을 통해 코로나19 치료 효과도 입증했다.

카이스트(KAIST)는 생명과학과 허원도 교수 연구팀과 전북대 강상민 교수 연구팀이 공동연구를 통해 세계 최초로 ‘RNA(리보핵산) 유전자 가위 기술’을 이용해 RNA 바이러스 유전체 내 ‘슈도낫’ 부위를 타깃해 바이러스 증식을 강력하게 차단할 수 있는 핵심 타깃부위를 발견했다고 1일 밝혔다.

또한 연구팀은 전북대학교 인수공통감염병 연구소와 협업을 통해 동물 모델에서 코로나19 치료 효과도 입증했다.

KAIST 자연과학연구소 유다슬이 연구조교수, 전북대학교 한희정 박사과정, KAIST 생명과학과 유정혜 박사과정, KAIST 생명과학과 김지혜 선임연구원이 공동 제 1저자로 수행한 이번 연구는 저명 국제 학술지 ‘몰레큘러 테라피 (Molecular Therapy)’에 지난 3월 21일 온라인으로 출판됐다.

SARS-CoV-2, 즉 코로나19 바이러스는 세포 내 감염 후 매우 빠른 속도로 바이러스 단백질을 복제하고 증식해 숙주 세포의 기능을 완전히 망가뜨리는 것이 특징이다. 엔데믹으로 지정했음에도 연구자들이 신·변종 바이러스 출현에 대비해 연구에 나서고 있는 이유다.

연구자들은 그간 RNA 바이러스 유전체를 직접 분해해 바이러스 증식을 억제하는 시도를 해왔으나, 이처럼 빠른 속도의 코로나 증식을 완전히 막기에는 역부족이라는 평가다.

이에 연구팀은 RNA 유전자 가위 기술로 코로나 바이러스 내 유전자 발현 조절 중추 역할을 하는 슈도낫 부위를 타깃함으로써 99.9%의 바이러스 증식 억제 효과가 있음을 입증했다. 이는 슈도낫 부위가 코로나 바이러스의 가장 취약한 급소임을 보여주는 결과라는 평가다.

이 기술은 mRNA 기반 유전자 치료제 전달하는 방식으로, DNA 기반 유전자 치료제에 비해 전달 효율이 매우 높고 치료제 발현 시간 또한 매우 빠르다. 연구진이 제작한 mRNA 기반 치료제 전달로 감염 세포에 2시간 이내, 감염 동물에 6시간 이내에 RNA 유전자 가위 기술 발현을 유도할 수 있었다는 설명이다.

연구진이 타깃한 슈도낫 부위는 메르스(MERS)와 SARS-CoV 유전체 내에서도 보존성이 높은 염기서열을 가졌으며, SARS-CoV-2 변이체 (알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론) 모두에서 동일한 염기서열을 가졌다.

연구진은 전북대학교 인수공통연구소와의 공동연구를 통해 SARS-CoV-2 (Hu-1) 뿐만 아니라 변이체 증식 또한 매우 효과적으로 억제함을 보여주며 해당 기술의 범용성을 증명했다. 또한 SARS-CoV-2 감염 쥐 모델에 해당 치료제 기술을 투여한 결과 투여 쥐에서 뚜렷한 코로나19 치료 효과를 입증하기도 했다.

유다슬이 연구조교수는 “이번 연구 결과는 바이러스 유전체 중 단백질을 구성하는 유전자가 아닌 단백질 발현을 조절하는 유전자를 세계 최초로 타깃했다는 점과 그것이 다른 유전자 타깃 부위보다 바이러스 증식 억제 효율이 뛰어났다는 점에서 중요한 의미를 지닌다”고 말했다.

허원도 교수는 “저희 RNA유전자가위 연구는 본래 바이러스 감염병 치료 목적으로 시작하지는 않았지만 팬데믹이라는 세계적 재난 상황에서 기여하고자 본 연구를 시작했고, 전북대 인수공통감염병연구소와 공동연구를 통해 치료 효과를 입증할 수 있었다”며 “또한 mRNA 백신으로 인류가 빠르게 팬데믹을 극복하였듯이 mRNA 치료제 개발로 미래에 출현할 바이러스 감염병에 신속한 대응을 하도록 본 기술을 발전시킬 것”이라고 계획을 밝혔다.

이번 연구는 KAIST 코로나대응 과학기술뉴딜사업과 보건복지부 감염병 예방 치료기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.