콧 속에 뿌리면 호흡기 바이러스 '꼼짝마', KAIST 비강 투여 항바이러스 플랫폼 개발

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 비강(콧속) 투여형 항바이러스 플랫폼을 개발했다. 기존 '인터페론-람다 치료제'가 지녔던 열에 약하고 코 점막에서 금방 사라지는 한계를 인공지능(AI) 기술로 극복했다.

KAIST는 생명과학과의 김호민·정현정 교수, 오지은 의과학대학원 교수 공동 연구팀이 AI로 인터페론-람다 단백질을 안정적으로 재설계해 다양한 호흡기 바이러스를 범용적으로 예방할 수 있는 기술을 구현했다고 15일 밝혔다.

비강 투여용 인터페론-람다3 변이체 및 나노리포좀 기반 수송체 개발 연구 요약

인터페론-람다는 우리 몸이 바이러스 감염을 막기 위해 만드는 선천면역 단백질로, 감기·독감·코로나19와 같은 호흡기 바이러스 차단에 중요 역할을 한다. 다만 이를 치료제로 만들어 비강에 투여하면 열·분해효소·점액·섬모운동에 취약해 실제 효능이 제한된다.

연구팀은 AI 단백질 설계 기술로 인터페론-람다의 구조적 약점을 보완했다. 단백질의 헐거운 루프 구조 탓에 흔들리던 부분을 단단히 고정되는 나선형 구조로 바꿔 안정성을 크게 높였다.

또 단백질끼리 서로 달라붙어 덩어리지는 문제를 막기 위해 표면을 물과 잘 섞이도록 설계하는'표면 엔지니어링'을 적용했고, 단백질 표면 당사슬 구조를 추가하는'글라이코엔지니어링'을 도입해 단백질을 튼튼하게 재설계했다.

새롭게 제작된 인터페론-람다는 50도에서 2주를 버틸 만큼 안정성이 대폭 향상됐으며, 끈적한 비강 점막에서도 빠르게 확산됐다. 연구팀은 여기에 단백질을 '나노리포좀'이라는 미세 캡슐에 담아 보호하고, 그 표면을 '저분자 키토산'으로 코팅해 코 점막에 오래 붙어 있도록 했다.

이 전달 플랫폼을 인플루엔자 감염 동물 모델에 적용한 결과, 콧속 바이러스가 85% 이상 감소했다. 코에 뿌리는 것만으로 바이러스 감염을 초기에 차단할 수 있는 점막 면역 플랫폼으로, 계절성 독감은 물론 신·변종 바이러스에도 신속 대응할 치료 전략으로 기대된다.

기술을 개발한 KAIST 연구진

김호민 교수는 “고온에서도 안정적이고 점막에 오래 머무르는 이번 플랫폼은 엄격한 냉장 유통시스템(콜드체인) 인프라가 부족한 개발도상국에서도 활용 가능한 혁신 기술로, 다양한 치료제·백신 개발로의 확장성이 크다”고 밝혔다.

연구에는 KAIST 이노코어 AI-혁신신약연구단의 윤정원 박사, 양승주 생명과학과 박사, 권재혁 의과학대학원 박사과정 학생이 공동 제 1저자로 참여했으며, 결과는 어드밴스드 사이언스(11월 20일)와 바이오머터리얼즈 리서치(11월 21일)에 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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