DGIST 뇌과학과 엄지원 교수 연구팀과 장익수 iProtein Therapeutics 대표 연구팀이 AI, 슈퍼 컴퓨팅 기반으로 설계한 '차세대 항염증 단백질'을 개발했습니다.

이번에 개발된 단백질은 염증 억제 효과가 기존 치료제 대비 최대 53% 향상된 것으로 확인되며, 향후 류머티즘, 통풍, 자가면역질환 등 다양한 염증성 질환의 치료 효율을 높일 것으로 기대됩니다.

현재 임상에서 쓰이고 있는 대표적인 항염증 단백질 치료제 '아나킨라'는 염증을 유발하는 생체 신호를 차단하는 약물이지만 효능이 상대적으로 약하고, 작용 시간이 짧으며, 고용량 투여 시 감염 위험 증가, 주사 부위 염증 등 부작용이 나타나는 한계가 있습니다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 단백질 구조 기반 설계를 도입해, 슈퍼 컴퓨팅 기반 분자동역학 시뮬레이션과 열역학 분석을 통해 IL-1Ra 단백질의 결합력을 결정짓는 핵심 아미노산 E127을 규명했습니다.

그 결과, 모든 변이체가 기존 대비 25에서 53% 높은 항염증 효과를 보였으며, 그중 ‘E127Q’ 변이체가 가장 우수한 성능을 나타냈습니다.

특히 뇌 신경세포 전기생리학 실험에서, E127Q는 염증으로 과활성화된 NMDA 수용체 신호를 정상 수준으로 회복시켜 기존 항염증 단백질로는 해결하기 어려웠던 신경 염증까지 효과적으로 제어할 수 있음을 입증했습니다.

엄지원 교수는 "AI와 슈퍼 컴퓨팅으로 설계한 단백질이 실제 세포·동물실험에서 기존 약물을 능가하는 효능을 보였다는 점에서 의미가 크다"라며, "특히 E127Q 변이체는 전신 염증 질환뿐 아니라 뇌신경 염증 치료제로도 발전 가능성이 높아 차세대 항염증 단백질 플랫폼으로 자리 잡을 것"이라고 밝혔습니다.

이번 연구 결과는 의생명, 의공학 분야의 세계적 권위 학술지 Theranostics에 11월 30일 자로 게재됐습니다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업과 글로벌리더연구사업, 기초연구실지원사업 그리고 세종펠로우십의 지원을 받아 수행됐습니다.