세계 각국이 '델타 변이'바이러스와의 싸움에 어려움을 겪고 있는 시점에 사이언스 자매지인 SCI급 과학전문 국제학술지 ‘사이언스 시그날링’(Science Signaling)지에 커버스토리로 한국과 이탈리아 과학자 35명이 공동연구한 논문이 공식 게재되어 변이 바이러스 해결의 새로운 희망으로 부각되고 있다.

국내 바이오 전문 기업인 하임바이오 대표이사 김홍렬 박사와 이탈리아 쎄인지 연구소(CEINGE Institute) 마시모 졸로 박사(Massimo Zollo, Ph.D)는 “변이 바이러스에 대한 예방 치료제 관련 논문이 SCI급 과학전문 국제학술지 사이언스 시그날링(Science Signaling)지에 커버스토리로 공식 게재됐다”고 한국과 이탈리아에서 8일 공동 발표했다.

변이 바이러스에 대한 예방 치료제 논문을 발표한 하임바이오 김홍렬 대표(Ph.D)를 통해 자세한 이야기를 들어본다.

사이언스 시그날링에 커버 스토리로 저를 포함한 35명의 과학자들이 장기간 연구한 결과가 채택되어 영광입니다. 7월6일자로 정식 발표되었습니다. 

핵심내용은 긴사슬의 인 중합체에 코로나 바이러스 감염과 복제에 대한 예방 과 치료에 대한 기작(Long-chain polyphosphates impair SARS-CoV-2 infection and replication)입니다. 요약하면, 세계최초로 인중합체가 인간세포를 코로나 바이러스가 인지를 못하게 함과 동시에 항바이러스 작용을 실험적으로 증명한 것입니다.

이 논문에서 35명의 연구자들이 참여하였고, 주 저자는 마시모 졸로, 김홍렬, 정재호 3명입니다.

인 중합체가 ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2-인체생성 물질로 코로나 바이러스의 초기 감염에 세포 내로의 유도 측쇄 인지 효소) 와 RdRp (RNA dependent RNA polymerase- RNA 복재를 위한 주 효소) 분자 도킹 연구로 두 물질의 특별한 부위에 인 중합체가 접합함을 증명하여 이 두 물질이 그 본래의 작동을 저지함을 밝혔습니다. 더불어 이러한 기전이 한국과 이탈리아와 영국 발 알파 변이체에도 적용됨을 밝혔습니다.

정재호 연세대 의대 교수의 전화가 왔습니다. 정교수의 전화 내용은 이러한 바이러스를 이용하여 무언가 실험을 할 수 있지 않을까 하는 질문에서부터 시작되었습니다.

마침 그때 저는 1996년도 스탠포드 의대 연구원 시절 실험 노트에 메모 한 같은 RNA virus 인 HIV virus (에이즈 바이러스)를 인 중합체가 막아 낼 수 있다는 독일 연구진의 연구 세미나 노트와 관련 논문을 읽고 있을 때로 갑자기 호기심이 생겼습니다.

개인적인 호기심으로 2013년부터 다양한 사슬길이 별 인 중합체를 만들어 놓은 것이 있었습니다. 그리고 초창기 하임바이오는 지혈제와 창상치료제, 화장품등, 기능성 제품을 쥐눈이콩 추출물에서 출시하려다 항암제로 연구방향을 집중시킨 경험이 있어 해 볼만한 도전이라 생각했습니다.

연대 의대로 보내진 인 중합체 시료는 다양한 사슬 길이 였습니다. 수년간의 노하우로 제법 잘 정제된 시료였습니다. 정교수는 우리나라 코로나 발발 초기 단계 이상 증상 환자의 샘플을 얻어 연세대 의대가 보유 한 위험 수위가 가장 높은 바이러스 실험 환경 시설인 level 3에서 국내 코로나 감염 환자의 시료로 실험을 최초로 실시하였습니다.

한달 후 어느 날 정재호 교수가 이상한 결과가 나온 것 같으니 실험실로 와 달라 하였습니다. 저는 실험실에 도착해 결과를 보고, 매우 놀라움을 감추지 못했습니다. 인 중합체의 특정 사슬 길이에서 초기 우리나라 환자 Sample에서 코로나 바이러스의 복제기전에 저해 작용이 발견된 것입니다.

이 사실을 확인한것은 2020년 4월 경입니다. 유럽, 특히 이탈리아는 (지금도 문제이지만) 코로나 바이러스로 많은 시민들이 죽음의 문턱에서 신음할 때였습니다.

연세 의대에 인증합체 시료를 주고 남은 시료를 저와 평소 친분이 있던 이탈리아 나폴리의 '쎄인지 연구소' 연구 책임자로 있는 마시모 졸로(Massimo Zollo) 박사에게 편지와 함께 보냈습니다. 혹 환자가 많은 이탈리아에서 환자로부터 채취한 바이러스를 실험 시료로 사용하여 인중합체의 코로나 바이러스 복제기전에 저해능을 한국에서의 실험 결과에 대한 교차 재 증명실험을 할 수 있는지를 요청하였습니다.

졸로 교수는 심각한 이탈리아 내국 상황아래 실험을 실험비용을 전혀 받지 않고 과학자적 호기심으로 해주었습니다. 정재호 교수도 같은 입장이었습니다.

이탈리아에 감염 속도와 감염 후 사망자 수가 기하급수적으로 늘어나고 있던 상황에서 졸로 교수는 매우 체계적이고 과학적이며 심도 있는 분자 생물학적 실험을 다각도에서 실시하였습니다.

저와 거의 매일 토론과 실험을 하였고, 제가 근 30 여년을 연구해온 인 중합체 연구를 다각도로 정리하여 실험 결과와 함께 밤 낮 토론하여 그 효과를 발견했습니다.

그 내용은 매우 놀라웠습니다. 특정 길이의 사슬인 인 중합체가 코로나 바이러스에 예방과 치료에 작용하여 이 바이러스를 원천적으로 제어 및 예방할 수 있다는 결과를 알아냈습니다.

특히 저는 ‘적혈구에 있는 막 단백질’(erythrocyte PMCA)가 인 중합체를 생산하여 혈소판에 공급할 수 있다고 판단했습니다.

세포내 칼슘 발란스의 변화로 야기되는 항암제 내성 기작과 코로나 바이러스의 복제능과의 관계를 연구하여 인 중합체와 함께 항 코로나 바이러스 실험도 시도하였습니다.

김홍렬, 정재호 교수, 졸로 박사를 포함하여 우선 국내 특허와 국제 특허를 출원하였습니다.

하임바이오가 개발 중인 PMCA 관련 5개의 후보 물질 중 제가 두개의 PMCA inhibitor를 졸로 박사에게 보내어 실험을 실시케 한 것입니다.

결과는 매우 놀라웠습니다. 제 예상대로 이 두개의 물질은 인 중합체가 보여준 항 코로나 바이러스의 작용기전과 같은 결과를 나타내어 실험을 수행한 모든 외국인들을 놀라게 하였습니다.

인 중합체 용액을 코에 분사할 수 있는 코 분사기 형태의 기구로 코로나 바이러스에 감염된 인간 코 상피세포에 대한 실험에서 현저하게 바이러스가 사멸되었습니다. 감염이 안된 상피세포의 분무 후 감염 정도는 거의 완벽하게 차단됨을 실험실적 연구로 증명하였습니다.

감염 후 오는 면역계통 이상 발현인 사이토카인 폭풍(Cytokine storm) 현상을 현저하게 낮추어 면역 이상으로 올 수 있는 다양한 신체적 문제점 들을 해결해 줌으로써 간편한 나잘 스프레이(Nasal spray: 코에 뿌리는 스프레이) 개발로 팬더믹 현상을 치료 예방할 수 있는 새로운 의약품 개발의 가능성을 보여주었습니다.

한국 코로나19 바이러스와 이탈리아, 영국 발 알파 변이체에도 적용됨을 밝힘으로 인 중합체의 복제능과 감염능 저지 기능에 대한 타겟 부분이 계속적으로 변이를 주도하는 부위와는 다른 부위입니다.

베타나 감마 또는 최근 위협을 주고 있는 인도 발 델타 변이체에도 그 기능을 동일하게 할 수 있다는 가능성을 보여주었습니다.

RdRp는 RNA virus에 복제에 필수 불가결한 효소로 이 효소에 대한 저해능이 좀더 연구되면, RNA virus 전체의 통합된 저해능이 해결될 수도 있습니다.