최근 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)이 다시 확산하며 정부는 이달 말 주간 확진자 수가 35만 명에 달할 것으로 예상하고 있다. 이는 지난해 최고 유행 수준에 근접한 수치다. 이 가운데 국내 연구진이 코로나19를 비롯한 다양한 병원성 코로나바이러스를 치료할 수 있는 새로운 방법을 발견해 주목받고 있다.

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21일 최영기 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소 신변종바이러스연구센터장 연구팀은 “코로나바이러스가 복제되고 확산될 때 필수적인 인체 효소를 발견하고, 이를 억제하는 천연물도 찾아냈다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 시그널링(Science Signaling)’에 게재됐으며, 국립보건연구원과 경북대, 성균관대 연구진이 공동 참여했다.

코로나바이러스는 표면에 왕관 모양의 돌기(스파이크)가 나 있어 이 같은 이름이 붙었다. 코로나19 이전에도 사스(SARS)와 메르스(MERS)를 유발한 바 있다. 이 바이러스는 스파이크 단백질을 숙주 세포에 결합시켜 침투한 후, 숙주의 단백질과 효소를 이용해 자신을 복제한다.

연구팀은 인간 기도 세포가 코로나바이러스에 감염되면 단백질을 분해하는 효소인 프로테아제(protease) 중 일부 칼리크레인(kallikrein, KLK) 종류가 더 많이 발현된다는 사실을 확인했다. 칼리크레인은 일반적으로 조직의 상처를 치유할 때 관여하는 효소지만, 바이러스 감염 시에는 스파이크 단백질을 활성화해 바이러스가 숙주 세포에 침투하도록 돕는다. 특히 KLK5라는 효소는 스파이크 단백질의 특정 부위를 절단해 코로나바이러스 감염을 더욱 용이하게 만든다. 이는 KLK5가 코로나바이러스 감염 과정에서 중요한 역할을 한다는 점을 최초로 밝혀낸 것이다.

연구진은 KLK5의 기능을 억제함으로써 코로나바이러스의 복제와 확산을 막을 수 있다고 판단했다. 이 과정에서 식물성 약용 화합물인 우르솔산을 활용해 생쥐 실험을 진행한 결과, 바이러스 복제가 억제되고 폐 염증이 완화되는 효과를 확인했다. 우르솔산과 유사한 투물로스산과 올레아놀산도 비슷한 효과를 나타냈다.

특히 우르솔산 등 트리테르페노이드(triterpenoid)계 화합물은 변이 바이러스에도 동일한 효과를 보였다. 최영기 센터장은 “우한에서 처음 발견된 코로나바이러스부터 최신 변이 바이러스까지 모두 효과를 확인했다”며 “변이 바이러스가 출현할 때마다 새로운 치료제를 개발할 필요가 없다는 점이 큰 장점”이라고 강조했다.

하지만 우르솔산 등 천연 화합물은 구조가 복잡해 빠르게 합성하기 어려운 한계가 있다. 연구진은 현재 한국화학연구원 및 한국화합물연구은행과 협력해 KLK5를 더 효과적으로 억제할 수 있는 물질을 찾고 있다. 최 센터장은 “우르솔산보다 더 강력한 코로나바이러스 억제 물질을 이미 발견했다”며 “독성 등의 특성을 면밀히 분석해 신약 개발을 앞당길 것”이라고 전했다.