줄기세포 활용해 내성결핵에 효과적인 신약후보물질 발굴

□ 질병관리본부(본부장 정은경) 국립보건연구원(원장 직무대리 박현영)은 결핵에 효과적인 약물을 선별할 새로운 기법을 개발했다고 밝혔다.

 ○ 김정현 보건연구관 연구팀은 ‘전분화능줄기세포’*를 활용하여 마크로파지를 대량으로 생산하는 기술개발에 성공하였다.
   * 우리 몸을 이루는 모든 세포로 분화가 가능한 줄기세포주.대표적으로 역분화줄기세포, 배아줄기세포, 체세포복제 배아줄기세포 등

   - 또한 스크리닝 플랫폼(어떤 약물이 결핵균에 효과가 있는지 정확하게 선별하는 기법)도 마련하였다고 밝혔다.

 ○ 이를 통해 기존 약물로 효과를 보기 어렵던 결핵균(다제내성 결핵균, 광범위약제내성결핵균)에 대응할 수 있는 신약후보물질(10-DEBC*)을 발굴하여 학계에 발표하였다.
    * 10-DEBC: 10-4'-(N,N-diethylamino)butyl-2-chlorophenoxazine hydrochloride

□ 결핵은 발생률과 사망률이 매우 높은 감염병으로, 다제내성균*이 지속적으로 발생함에 따라 새로운 치료제 개발이 시급함에도 지난 50년 동안 겨우 3개** 약물만 개발되었다.
    * 다제내성결핵(Multidrug-resistant tuberculosis) : 결핵치료에서 가장 중요한 항결핵약제인 이소니아지드와 리팜핀에 내성을 보이는 결핵균에 의하여 발병한 결핵
    ** 2019 기준: bedaquiline, Linezolid, Pretomanid (미국 식품의약품안전청)

 ○ 이에 따라 그간 ‘생쥐의 암세포’나 급성 백혈병환자에서 유래된 ‘단핵세포’로 약물 개발을 시도하여, 치료약 발굴 성공률이 매우 낮은 상황이었다.

[참고]

결핵은 세계 사망률 1위  감염병으로 우리나라는 매일 전국에서 약 72명의 결핵환자가 새로 발생하고(‘18년 기준) 매일 약 5명이 사망(‘17년 기준)하고 있는 등 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 여전히 결핵발생률과 사망률이 가장 높아 질병부담이 큰 상황이다.

< OECD 회원국의 결핵 지표(’17년) >  (단위 : 명/인구 10만 명)

순위	발생률	사망률
국제 평균	11.0	0.9
1위	한국(70.0)	한국(5.0)
2위	라트비아(32.0)	라트비아(3.7)
3위	멕시코(22.0	칠레(2.8

□ 연구팀은 지난 2년간 국립보건연구원 창의도전과제를 통해,  ‘전분화능줄기세포’를 분화시켜 인간 마크로파지 세포를 대량 생산하는 기술을 개발하였다.

 ○ 또한 제작된 마크로파지가 사람에게서 직접 채취한 마크로파지와 매우 유사하다는 것을 입증하였다.

 ○ 연구팀은 결핵균이 인간 마크로파지 내에 잠복하여 약물을 회피하는 성질에 착안하여, 인간 마크로파지에 감염된 결핵균을 제거하는 결핵약물 스크리닝 기술을 고안하였다.

   - 줄기세포 유래 마크로파지에 결핵균을 감염시킨 후, 활성 화합물과 기존약물로 구성된 3,716개 화합물 라이브러리*를 처리하여, 마크로파지 세포에는 독성이 없으면서 숨어있는 결핵균만 선택적으로 저해하는 항결핵 신약후보물질 6건을 발굴하였다.
    * 화합물 라이브러리: 신약재창출을 위해 알려진 활성화합물과 기존약물 3,716개로 재조합된 패널

   - 이후 한국 파스퇴르 연구소와 협력해 연구하여 신약후보물질 (10-DEBC)이 광범위 약제내성 결핵균*에도 탁월한 효과가 있음을 확인하였다.
    * 광범위약제내성 결핵균 : Extensively drug-resistant  tuberculosis) 항결핵 약제인 이소니아지드와 리팜핀은 물론 한 가지 이상의 퀴놀론계 약제와 3가지 주사제중 한 가지 이상의 약제에 내성을 갖는 결핵

[전분화능줄기세포 유래 마크로파지를 활용한 결핵약물 스크리닝 플랫폼 기술 모식도]

  - 연구팀은 10-DEBC가 줄기세포로 제작된 마크로파지에 감염된 결핵뿐만 아니라 인체 유래 마크로파지에 감염된 결핵균에도 효과가 있음을 확인하였으며, 선별된 약물의 효능을 입증함으로서 스크리닝 플랫폼의 정확성도 확인하였다.

□ 이번 연구는 국제 저명 저널인 셀(Cell) 자매지 스템 셀 리포트(Stem Cell Report)에 게재*되었다.
   * 한국시각 ’19.11.1(금) 00:00부터 온라인 게재

□ 국립보건연구원 김성곤 생명의과학센터장은 “이번 연구는줄기세포를 이용해 새로운 결핵 약물 스크리닝 기술을 제시하고 실제로 인체유래 세포에 효능이 있는 항결핵 물질을 발굴한 것에 큰 의미가 있다”고 전했다.

 ○ 아울러 “개발된 약물 스크리닝 플랫폼은 결핵뿐만 아니라 마크로파지의 살균작용을 회피하는 다양한 미제 감염원* 약물개발에도 활용될 수 있을 것으로 예상한다”고 덧붙였다.
     * 마크로파지 내 증식하는 미제 감염원병 : 브루셀라증, 클라미디아 호흡기 감염증, 큐열, 살모넬라 감염증, 후천성면역결핍증, 인플루엔자바이러스 감염증(독감) 등

 ○ 또한 “줄기세포 유래 인간 마크로파지세포 대량생산기술은특허협력조약(PCT) 국제 출원*되어 국내 특허등록이 결정(10월 30일)되었으며, 국가기술로 승계되어 다양한 연구 분야에 활용될 수 있도록 할 예정”이라고 말했다.
     * PCT 국제출원: Patent Cooperation Treaty (특허협력조약)에 의해 다수의 국가에 직접 출원한 효과를 얻는 출원 방법

 ○ 끝으로 “발굴된 결핵신약후보물질은 동물실험 등을 통해 임상적 유용성을 검증하는 연구가 진행 중이며, 앞으로 임상 적용 등을 위해서는 후속연구도 필요하다”고 밝혔다.

"본 저작물은 질병관리본부에서 '2019년' 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 정책브리핑 사이트 www.korea.kr 에서 무료로 다운받으실 수 있습니다."