코로나19 바이러스 인체 침투 복제 원리와 신속 대량 증식 원리를 표현한 모식도 /사진=한국화학연구원 © 제공: 유니콘팩토리

미국을 시작으로 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)이 다시 확산세를 보이는 가운데, 국내 연구팀이 코로나19 바이러스가 빠른 속도로 대량 증식하는 원인을 새롭게 알아냈다. 또 기존 갑상선암 치료제로만 쓰이던 약물을 코로나19 치료제로 활용할 가능성을 발견했다.

한국화학연구원(화학연)은 김성준 의약바이오연구본부 책임연구원 연구팀이 코로나19 바이러스의 새로운 대량 증식 원인을 규명해 국제 학술지 '신호 전달 및 표적 치료(Signal Transduction & Targeted Therapy)'에 지난 5월 발표했다고 3일 밝혔다.

팬데믹 이후 코로나19에 대한 다양한 연구가 이뤄졌지만, 인체 세포에 침입한 코로나19 바이러스가 어떻게 짧은 시간 내에 대량 복제를 할 수 있는지에 대해서는 자세히 밝혀진 바가 없었다.

연구팀은 코로나19 바이러스가 신체 내 세포에 침입한 후 세포 속 미토콘드리아 구조와 기능을 빠르게 변화시켜 자신의 복제에 필요한 에너지를 비정상적으로 과하게 생성시킨다는 것을 밝혔다. 미토콘드리아는 세포가 사용할 에너지를 만드는 일종의 '생체 내 발전소'다.

또 코로나19 바이러스가 세포의 성장 신호를 활성화하는 데 중요한 'EGFR 단백질'을 변형시켜, 미토콘드리아에 잘못된 신호를 지속해 보낸다는 것을 알아냈다.

관찰 결과, 바이러스에 감염되면서 EGFR의 신호 전달 체계가 활성화됐다. 이때 EGFR의 위치가 일부 바뀌면서 미토콘드리아로 이동했고, EGFR의 신호를 받은 미토콘드리아는 바이러스의 증식을 위해 필요한 에너지를 과하게 생산하는 상태를 유지하게 됐다.

연구팀은 "코로나19 바이러스가 자신의 대량 증식을 유지하기 위해 EGFR 단백질의 변형을 유도, 이를 교묘하게 활용한 것"이라고 설명했다. 또 "만약 EGFR 표적 치료제를 적절히 활용할 경우 코로나19 치료에도 효과적일 것"이라고 말했다.<slot name="cont-read-break"></slot>

연구팀이 미국식품의약국(FDA)에서 승인된 EGFR 표적치료제(반데타닙)를 실제 코로나19에 감염된 쥐에게 투입한 결과, 폐 세포에 남아있는 바이러스의 RNA(리보핵산) 수준이 약 90% 감소했다. 6일 후 폐 세포의 염증 상태를 관찰한 결과, 코로나19 바이러스에 의한 폐 병변이 현저히 완화되기도 했다.

이어 알파, 베타, 델타, 오미크론 등 다양한 코로나19 바이러스에 대해 EGFR 표적치료제(반데타닙)를 적용한 후 남아있는 RNA의 양을 분석하자 바이러스 RNA가 이전의 약 1000분의 1 수준, 많게는 약 10만분의 1 수준으로 줄었다. 반데타닙은 기존 갑상선암을 치료하는 데 쓰이던 약으로, 코로나19 치료제로는 활용되지 않았다.

화학연은 "기존 승인된 치료제의 용도를 바꿔 바이러스 감염병 억제 목적으로 사용할 가능성을 보여준 연구"라고 설명했다.

이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 과학기술정보통신부 바이오·의료기술개발사업, 한국화학연구원 화합물은행의 지원 및 과학기술정보통신부 기본연구사업, 교육부의 충남대 'BK21 Four' 사업의 지원을 받아 수행됐다.