Nature 425, 98 - 102 (04 September 2003) "Structure of the catalytic domain of human phosphodiesterase 5 with bound drug molecules"

어떤 논문인가

현재 발기부전치료제로 출시된 3가지 약이 있는데 비아그라(화이자), 시알리스(릴리 아이코스), 레비트라(글락소스미스클라인)이다. 이 약은 Phosphodiesterase type 5(PDE5)라는 단백질에 작용을 한다. 몸속에서 어떻게 이단백질과 작용하는지 그 결합 모습을 X-ray를 이용해서 본것인데 3차원구조로 밝힌 것이다.

연구 대상이 '발기부전치료제'?

비아그라를 연구대상으로 실험을 한 것은 아니다. PDE Types 단백질 종류가 있는데 우리 몸속에 12가지가 있다. 아직 밝혀지지 않은 것도 있지만 대부분 질병과 관련이 있다. 예를 들어 PDE3는 심장질환, PDE4는 천식, PDE2, PDE10은 정신질환, PDE3은 면역질환에 관련되어 있다.

그래서 우리 연구소에서는 PDE 단백질 Family 구조를 연구하면서 이와 관련된 신약을 만들어내려고 했다. 이미 PDE5는 약으로 만들어졌기 때문에 마케팅측면에서는 가치는 떨어지지만 단백질 구조는 밝혀져야 하고 우리가 그것을 빨리 밝힌 것이다.

연구진행 과정

먼저 PDE family를 목표로 신약개발을 하겠다는 계획을 세웠다. 목표 단백질을 먼저 선정을 한 것이다. 다음은 단백질을 정제를 한다. Cloning이나 유전자 조작을 통해서 단백질을 얻는 작업부터 시작을 한다. 정제된 단백질은 보석과 같은 결정을 만들어야 한다. 그 다음은 포항 가속기연구소에 가지고 와서 단백질의 3차원구조의 정보를 모아 계산해서 단백질의 3차원 구조를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 3차원 구조를 보고 신약을 디자인하게 되는 것이다. 디자인된 신약을 합성하고 이것이 약학이나 생물학적으로 평가를 거쳐 신약으로서 후보물질이 가능한지 확정을 하게 된다. 그런 일들을 진행해 나가는 과정 중에 PDE5와 비아그라가 결합된 구조를 결정할 수 있었고 이것이 논문이 되어 나온것이다.

2. 이 논문이 크리스탈지노믹스와 바이오제약산업에 미치는 효과?

우리 회사가 3년 동안 나름대로 독특한 발굴기술을 가지고 있다는 주장을 했었는데 그 중의 일부가 세계적인 수준이라는 것을 증명을 한 것이다. 그리고 우리가 만들어 내는 결과물은 완성된 약이 아니라 특허를 넘기는 거와 같은 지식산업에 해당된다. 우리는 초기 약물을 찾아내고 더 큰 제약회사가 이것을 사가는 것이다. 연구 결과와 기술이 바로 상품이 된다.

3. 세계의 신약개발 시장에서 크리스탈지노믹스 만의 연구 전략은?

인간게놈프로젝트가 완성된 이후, 신약개발 방법에 아주 큰 변혁을 겪고있다. 특히 신약초기 물질 개발에는 2가지 방식이 있는데, 하나가 Drug Testing System (DTS) 방식과 Structure based drug discovery 방식이다. 첫번째 DTS방식은 세상의 약이 될 가능성을 가지는 모든 물질을 직접 모아 실제 약효 평가를 해보는 것이다. 사람이 모두 일을 할 수 없으니 로봇을 만들어 로봇으로 약효 테스트를 하게 된다. 우리가 이용하는 Structure based drug discovery는 질환 관련 단백질을 찾고 정제해서 구조를 밝히고 구조를 들여다보며 신약을 설계 하는 방식이다. 첫번째 방식은 많은 화학물이 있어야 하고 돈이 아주 많이 들어가고 사람의 머리가 특별히 필요한 여건이 없다. 돈에 따라 상황이 많이 좌우되는 편이다. 두 번째 구조를 이용하는 방식은 돈보다는 창의력이 우선된다. 그래서 한국처럼 외국과의 경쟁을 위해서는 창의력이 바탕되는 방식을 이용하는 편이 낫다는 생각을 했었고, 무엇보다 우리나라는 이 Structure based drug discovery를 위한 인프라가 잘 되어 있다. 방사광가속기나 슈퍼컴퓨터, NMR 등 이런 기기들이 세계적인 수준으로 갖춰져 있고 우수한 생화학자, 생물학자, 화학자들이 많기 때문에 Structure based drug discovery를 위한 인력과 인프라가 충분히 갖춰져 있다고 판단하였다.

4. 앞으로 연구 계획과 방향

지금 집중하고 있는 분야는 삶의 질을 높이는 신약 발굴이며 노력을 많이 하고 있다. 점점 중요성이 높아지고 있는 것은 비만치료제와 당뇨병치료제, 천식치료제 같은 것이 있다. 그외 resistance problem을 극복할 수 있는 항생제나 신개념의 항암제 등 genomics, proteomics 연구를 통해서 새로 나오고 있는 타겟 단백질을 대상으로 약을 만드는 것을 앞으로 방향을 삼고 있다. 우리 연구소가 처음 약을 만들기 위한 개발 연구를 시작한 것은 한 2년 정도 되었다. 내년부터는 독성시험에 들어갈 만한 화합물을 찾아내는 일 등 좀더 상위 단계 연구가 진행될 것이다.

5. 후배 연구자들에게

벤처에서 일을 하는 것은 대기업이나 국가연구소에서 일하는 것에 비해 힘든 부분이 물론 있을 것이다. 본인들이 고생을 좀 많이 해야 하고, 부모님이나 주위에서 벤처라는 이유로 불안해 하는 경우도 있다. 그러나 내가 사람을 구하면서 젊은 사람들이 도전정신이 조금 부족한 것 같아 아쉬움이 남았다. 우리나라의 미래인 젊은 사람들이 도전적인 일을 많이 해야 우리나라 발전에 실제로 기여가 될 것이다.

인터뷰를 해보면 사람들이 편하게 사는 것을 원하는 것 같았다. 나는 회사 연구원들과도 얘길 많이 하는데, 지금 이순간 돈을 많이 받고 얼마나 편하게 지내느냐 하는 것도 중요하지만 5년 뒤에 자신의 몸값이 어떻게 변해 있는 가를 생각하는 것도 아주 중요한 일이다. 사람들 중에는 이 회사에서 분명히 배울 것이 더 많고 자기와 잘 맞고 나중에라도 자신의 몸값을 올리는데 결정적인 기여를 할 것이란 것을 알면서도 좀더 편하고 싶다는 이유로 다른 회사로 가거나 다른 길로 가는 것을 보아왔다. 그런것을 모르는 사람이 하면 괜찮지만 알면서도 그런 생각을 하는 것을 보면 안타까웠다.

앞으로 우리회사는 새로운 기술을 개발해나가려고 생각하고 있다. 점점 그럴수록 우수한 사람, 도전정신을 가진 사람들이 많이 필요하게 된다.

학생들이나 젊은 과학자들 특히 우수한 사람들이 도전정신을 가져야겠다는 의무감을 지녔으면 한다.