분자도 레고처럼 맞춘다… UNIST, 신약 제조 비용 줄일 '특수 조립법' 개발

홍성유 교수팀, 분자 서열·연결 구조 정하는 SuFEx 반응 기반 고효율 합성법

다양한 크기 거대고리부터 3차원 케이지까지 합성, Nat. Commun. 게재

신약 후보 물질로 쓰이는 특수 거대 분자를 레고 블록처럼 원하는 순서대로 정밀 조립하는 기술이 나왔다.

표적 질환 단백질만 골라 결합하는 입체 분자의 대량 생산 길이 열렸다.

UNIST 화학과 홍성유 교수 연구팀은 황(VI)-플루오라이드 교환(SuFEx) 반응을 적용해 원하는 서열과 입체 형태를 갖춘 거대고리와 케이지형 분자 합성법을 개발했다. 이번 연구에는 UNIST 김민평·옥영균 연구원이 제1저자로 참여했다.

연구진: 홍성유 교수, 김민평 박사, 옥영균 연구원. UNIST 제공

거대고리와 입체 케이지 구조 분자는 표적 단백질에 달라붙거나 특정 물질만 분리하는 데 쓰인다. 분자 조각의 결합 순서와 입체 모양에 따라 결합 능력이 완전히 달라진다.

기존 합성 방식은 엉뚱한 조각끼리 이어져 사슬이 엉키는 부반응이 잦았다. 공정이 까다로워 필요한 물질을 대량으로 얻기 어려웠다.

연구팀은 결합 부위에 임시 덮개를 씌워 원치 않는 반응을 차단했다. 반응물 농도를 낮춰 천천히 투입하는 방식으로 사슬 꼬임도 막았다.

그 결과 대표 거대고리 분자인 '고리형 황산에스터'를 93%라는 높은 수율로 뽑아냈다. 같은 재료를 써도 결합 순서가 다르면 녹는점과 용해도가 달라진다는 사실도 규명했다.

홍성유 교수는 "하나의 합성법으로 배열과 구조가 다른 분자를 만들 수 있어 기능성 소재 개발에 필요한 다양한 분자를 효율적으로 확보할 수 있다"며 "신약과 첨단 소재 개발뿐만 아니라 분자 구조와 물성의 상관관계를 규명하는 연구에도 도움이 될 것"이라고 말했다.

바이오 신약 개발에서 표적 단백질과 결합하는 분자 설계는 성패를 가르는 핵심이다. 이번 성과는 합성 과정의 고질병이었던 부산물 문제를 해결하고 93% 수율을 달성해 상용화 공정비용을 획기적으로 낮췄다는 점에 뉴스 가치가 있다.

순서 하나만 바꿔도 물성이 달라진다는 결과를 확인시켜 향후 맞춤형 표적 항암제 등 차세대 신약 플랫폼 확장성을 주목할 만하다.

연구그림: 원하는 서열과 구조를 갖는 거대고리·케이지 분자의 합성 전략.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr