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바이오신약 개발과 방사광가속기이원 규 오송첨단의료산업진흥재단 신약개발지원센터 융합기술지원부 인공지능구조설계팀장

 

이원규 신약개ㅂ바발지원센터 융합기술 지원부 인공지능구조설계팀장

지난 5월 8일, 눈부시게 화창한 봄날, 차세대 방사광 가속기 부지 선정에 충북 청주시가 우선 협상 대상자가 되었다는 뉴스 속보를 확인하고 필자는 구축 사업에 조금이나마 일조했다는 자부심에 웃음 짓지 않을 수 없었다. 경제규모 전 세계 10위권인 우리나라에 방사광 가속기가 포항에 단 1대(선형 가속기를 포함하면 2기) 밖에 없다는 것에 항상 아쉬움을 느껴왔기에, 방사광 가속기를 한대 더 지을 수 있구나 하는 생각에 가슴이 벅찼다.필자처럼 방사광 가속기의 구축 소식에 행복한 마음을 갖는 사람이 있는가 하면, 방사광(synchrotron radiation)이라고 하면 혹시 방사능(radioactivity)이 나오는 시설이 아닐까 하고 염려하는 사람도 있을 것이다. 우리가 병원에서 접하는 X선 촬영의 그 X선이라는 일종의 빛이 나오기는 하지만 방사능처럼 긴 시간 반감기를 갖고 수천수만 년 위험한 빛을 내는 것이 아닌, 전기 스위치를 내리면 바로 없어지는 장치라 안전할 뿐 아니라 실험을 하는 그 잠깐의 시간도 두꺼운 벽으로 막혀있는 안전한 공간에서 위험을 피하게 되므로 충분히 안전하고, 또 안전하게 활용된다.방사광 가속기란 방사광이 전자를 회전시키고 거기서 나오는 빛을 이용해서 작디 작은 분자, 원자 수준의 모습을 보여주는 힘을 가진 연구장비인데, 그 적용과 활용범위는 상상 이상이다. 1조에 달하는 어마어마한 비용이 드는데도 세계에서 힘깨나 쓴다는 나라들이 몇 대씩 짓고 또 짓는 이유가 바로 여기에 있다. (가까운 일본은 이미 11개를 가지고 있다.) 방사광이 어떻게 전자를 회전시키고 왜 거기서 빛이 나오는가에 대한 물리학적 이론같은 어려운 내용과 너무나 광범위한 적용사례 등은 살짝 미뤄두고, 신약개발에 방사광 가속기를 활용하는 필자의 입장에서 최고의 카메라로서의 방사광 가속기가 가진 능력에 대해 소개하고자 한다.분자수준의 단백질 사진을 찍는다는 것은 바로 생명현상의 가장 근원이면서 시작이 되는 단백질과 단백질, 혹은 어떻게 단백질과 여타 생체분자 물질이 결합 하는지, 구조는 어떻게 변화하는지 등을 볼 수 있게 되고 이를 통해 우리 생명체가 생명현상을 유지하는 원리와 작용을 확인 할 수 있다는 의미이다. 분자 수준의 단백질 구조를 확인할 수 있는 능력은 생명현상의 이해는 물론이고 한발 더 나아가 약을 만드는데 활용할 수 있다. 약 개발의 목표가 되는 단백질을 자물쇠, 그 자물쇠를 조절하는 물질인 약을 열쇠에 비유해 신약을 개발하는 방법을 크게 두 가지로 설명해 볼 수 있다. 잠긴 자물쇠를 열기 위한 방법으로는 우선 각기 다른 열쇠를 열쇠 구멍에 넣어 열릴 때까지 돌려보는 방법이 있을 것이고, 다른 방법으로는 열쇠 구멍의 내부를 미리 들여다보고 그에 맞는 열쇠를 설계하는 방법이 있을 것이다.대부분 약을 개발하는 과정은 전자의 방법, 즉 수십만 종류의 약물 후보들(열쇠)을 다양한 방법을 통해 실험하고(열쇠구멍에 넣어보기) 이 중 맞는 것(열리는 것)을 활용해 약 개발에 활용하는 것이다. 후자는 약이 작용하게 되는 단백질의 분자구조(자물쇠)를 들여다보고 이 구조에 맞춰서 약(열쇠)을 디자인(설계) 하는 방법이다. 바로 이 후자의 약 개발 방법에 있어 현재로서는 단백질의 생김새를 보여주는, 즉 자물쇠 내부를 들여다 볼 수 있는 최고의 카메라가 되어주는 것이 방사광 가속기이다. 일례로 모기에 의해 매개되는 질병인 말라리아 연구에 방사광 가속기를 활용하여 치료에 큰 장애가 되는 부분이었던 숙주세포인 인간의 세포, 특히 적혈구에서 기생충이 빠져 나오는 장면을 관찰해서 신약 개발이나 치료제 개발에 쓰이는 기초 자료로 활용할 수 있었다.단지 이러한 사진기로서의 역할만 수행하는 것이 아니라는 것에 대해 우리는 관심을 가질 필요가 있다는 것은 명백하다. 하지만 동시에 바이오신약개발의 측면이 방사광 가속기가 가장 중요하고 활발히 활용될 분야인 것 또한 분명하다. 오창 방사광 가속기는 10개의 실험을 동시에 할 수 있는 10개의 방사광 빔 라인 시설이 예정되어 있다고 한다. 여기에 별도로 신약개발 전용 빔라인을 구축을 제안하여 가장 빨리, 가장 쉽게, 가장 안전하게 최고의 방사광 활용을 도와 보다 좋은 신약개발을 지원할 수 있는 환경이 실현될 수 있도록 노력할 것이다. 차세대 먹거리 산업인 제약산업을 돕고자 만들어진 오송첨단의료산업진흥재단은 신약개발을 꿈꾸는 많은 분들과 함께 그 꿈을 실현할 수 있도록 도울 것이다. 독자들도 앞으로 구축 될 오창 방사광 가속기에 대해 많은 관심을 가져주길 기대해 본다.

동양바이오뉴스  news@dybionews.com

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