▲ 충북대 약학대학 홍진태 교수와 연구팀들

충북대학교 약학대학 홍진태 교수 실험실에서 합성한 신물질 MMPP의 STAT3 억제를 통한 각종 염증성 질환에 대한 특허가 5월 9일 미국에서 최종 등록됐다.

STAT3는 인간 세포에서 여러 유전자의 전사에 관여하는 전사조절인자로, 정상 상태에서는 외부로부터 싸이토카인(Cytokine)이나 성장인자(Growth factor)들에 의한 신호전달에 반응하여 세포질에 존재하던 STAT3가 핵 안으로 이동하면서 세포의 발달, 분화, 생장, 생존, 신생혈관합성 및 면역기능 유전자들을 조절하는 역할을 한다.

특히 STAT3는 암의 발생에 핵심적인 유해 역할도 수행하는데 실제 수많은 악성종양, 동물모델 실험, 암환자들에서 활성화된 STAT3가 발견되며 암을 유발하는 여러 다양한 유전자 발현을 조정한다는 연구결과들이 보고됐다.

10여 년 전 STAT3를 억제하는 물질 개발의 단초는 우연히 양잠 산업의 부산물로 나오는 타이로신(Tyrosine) 단백질을 재활용 할 상업적 방안을 찾으려는 충북대 식품공학과의 시도에서 비롯되었다.

부산물인 타이로신 단백질과 과당을 고온 고압에서 반응시키면 메일러드(Mailard) 반응에 의해 여러 물질들이 얻어지게 되는데, 이 과정에서 부테날(Butenal)이라는 신물질이 분리되었고 약리 기전의 규명을 목적으로 약학대학으로 이 물질을 이전되면서 홍진태 교수의 연구가 시작된 것이다.

이후 수많은 동물 시험을 통해 암세포 및 각종 염증성 질환에 차별화된 탁월한 효능들이 확인되면서 이 물질에 거는 기대가 더욱 부각되었고, 관련된 수많은 논문 발표와 특허 출원들이 이어졌다.

하지만 메일러드 반응에 의해 생성된 수많은 물질들 중에는 발암 유발 성향을 지닌 것들이 많고 상당수가 빛이나 열 안정성의 수준이 높지 않은 경우가 있어 부테날 역시 이렇게 생성된 물질들 중의 하나이기에 그러한 의혹들로부터 자유로워지는 것은 매우 중요한 과제였다.

홍진태 교수 연구실에서는 이 문제를 해결하기 위해 분자 시스템의 특징적인 구조 혹은 화학적 특성과 분자 성질 사이에 존재하는 통계학적인 관련성 정량구조활성분석(Quantitative Structure Activity Relationship : QSAR) 기법을 도입하여 물질의 독성과 약물 대사를 예측하고 실제 제약 기업을 통해 물질의 약물가능성(Druggability) 검증을 시도했다.

그 결과 약물의 뛰어난 효능에도 불구하고 구조상의 불안정성과 유전독성의 문제가 있음이 확인되면서 그 동안의 공들인 연구가 위기를 맞는 듯싶었다.

하지만 홍진태 교수는 부테날 약물 구조와 효능을 확인한 이상 유사한 화합물을 합성하는 전략을 수립하고 이 분야에 정통한 미국 대학의 유기화학 연구팀을 영입하여 100여 가지 예상 물질들을 스크리닝(Screening) 해낸 후 각 약물들의 합성 타당성을 분석했다.

독성 문제 해결과 생산 경제성과 효능 모두를 갖춘 최적의 물질을 찾기 위한 연구가 이때부터 다시 시작되었고, 이중 10여 가지의 물질들이 실제로 합성되어 기존 물질 부테날과의 약물성 종합 비교 시험을 통해 최종 물질을 확정하는데 3년이란 긴 시간과 연구 역량이 투입되었다.   

이같은 연구 결과로 홍진태 교수 연구실에서 탄생한 물질이 'MMPP'이다.

이 물질은 기존에 알려지지 않은 신 물질로 초기 원 물질인 부테날(Butenal)과 동등한 효능을 보이는 반면 빛과 열 안정성이 뛰어나며 유전 독성을 포함한 독성의 문제도 없는 것이 정량구조활성분석(Quantitative Structure Activity Relationship : QSAR) 기법을 통해 확인되었고 외부 비임상시험 수탁기관의 실제 비임상시험을 통해 그 결과를 확증하였다.

홍진태 교수 연구실은 특허 출원 후 'MMPP'와 관련한 연구결과 논문 8편을 냈고 그 중 한 연구결과는 2017년 의학 최고 권위 국제학술지인 '테라노스틱스'(Theranostics)에 실리는 등 지금도 우수 학술지에 STAT3 연구결과를 지속 발표해 오고 있다.

또한 'MMPP'의 염증과 관련하여 국내에 한정한 특허를 중헌제약에 기술 이전하였으며, 현재 여러 제약회사들의 관심 속에 세계 판매 권한을 포함한 'MMPP' 전체 기술 이전 논의가 활발히 진행되고 있다.

물질 제조 원천특허까지 갖춘 'MMPP' 물질의 STAT3 관련 물질 및 암/염증성질환/알츠하이머질환 치료제 전체 기술의 평가는 외부 평가기관을 통해 확인된 가치만 최소 80억 원 이상일 것으로 추정된다.

최근 홍진태 교수 연구실은 로피바이오와 STAT3항체 개발을 진행하여 막바지 단계에 있으며 더 나가 인공지능 기술을 통한 기존 약물 후보물질들의 스크리닝 및 약물 메커니즘의 최적 타깃을 발굴하는 새로운 연구방법을 통해 질환별 더욱 정밀하고 효능이 뛰어난 신규 후보 약물을 개발하는데 역량을 집중하고 있다.

신성우  sungwoo2010@hanmail.net

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