최근 제약·바이오 분야에서 특정 단백질을 억제하는 데 그치지 않고 아예 분해해 없애버리는 표적단백질분해(PROTAC) 기술이 차세대 신약 설계 방식으로 관심을 받고 있다. 기존 약물이 질병을 일으키는 단백질의 기능을 막는 방식이었다면, 이 기술은 세포 스스로 가진 단백질 처리 시스템을 이용해 문제가 되는 단백질 자체를 제거하는 것이 핵심이다.
지금까지 개발된 대부분의 신약은 질병 관련 단백질에 결합해 그 기능을 저해하는 억제제 형태였다. 그러나 결합 부위가 뚜렷하지 않거나 구조가 복잡한 단백질은 억제제로 접근하기 어려워 이른바 약물 개발이 불가능한 표적으로 분류돼 왔다. 암을 비롯한 여러 난치성 질환에서 이런 단백질이 다수 발견되면서 새로운 접근법의 필요성이 커졌다.
PROTAC은 두 개의 결합 부위를 가진 이중기능 분자로, 한쪽은 질병 유발 단백질에 다른 한쪽은 세포 내 단백질 분해를 유도하는 E3 유비퀴틴 연결효소에 달라붙는다. 두 단백질이 가까워지면 표적 단백질에 유비퀴틴이라는 표지가 붙고, 세포는 이를 분해 대상으로 인식해 프로테아좀이라는 소기관으로 보내 제거한다.
이 방식의 장점은 약물이 단백질과 결합한 뒤 다시 떨어져 나와 다른 표적 단백질에 반복적으로 작용할 수 있다는 점이다. 촉매처럼 작용하기 때문에 상대적으로 적은 용량으로도 효과를 낼 수 있고, 기존 억제제로는 다루기 어려웠던 단백질까지 제거 대상으로 삼을 수 있어 적용 범위가 넓다는 평가를 받는다.
신약 후보물질을 다루는 연구 현장 [그림=메디닉스DB]
국내외 학계와 제약업계는 PROTAC 기술을 활용한 항암제 개발에 특히 주목하고 있다. 암세포 증식과 관련된 단백질을 표적으로 삼아 종양의 성장 신호 자체를 차단하는 방식으로, 기존 표적항암제로는 반응이 없었던 환자군에서도 새로운 치료 가능성을 모색하는 연구가 이어지고 있다.
암 외에도 신경퇴행성 질환이나 자가면역질환처럼 특정 단백질의 비정상적인 축적이나 과다 발현이 병의 원인으로 지목되는 분야에서도 PROTAC 기술을 적용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 관련 학회에서는 이 기술이 향후 여러 만성질환 치료 전략에 변화를 가져올 수 있다고 보고 있다.
다만 PROTAC 물질은 두 개의 결합 부위와 이를 잇는 연결체로 구성돼 분자 크기가 기존 저분자 약물보다 크다는 특징이 있다. 이 때문에 몸속에서 잘 흡수되고 필요한 조직까지 전달되도록 만드는 약물전달 기술이 함께 해결해야 할 과제로 꼽힌다. 목표하지 않은 단백질까지 분해되는 부작용 가능성도 연구자들이 면밀히 살피는 부분이다.
국내에서도 관련 학회와 연구기관을 중심으로 표적단백질분해 기술을 활용한 후보물질 발굴과 작용기전 연구가 이어지고 있다. 식품의약품안전처를 비롯한 관계 기관은 새로운 작용기전을 가진 의약품이 안전하고 효과적으로 개발될 수 있도록 관련 가이드라인과 심사 체계를 검토하고 있는 것으로 알려져 있다.
신약 후보물질의 임상연구 논의 장면 [그림=메디닉스DB]
현재 PROTAC 기반 물질 대부분은 임상시험 단계에 있거나 기초·전임상 연구 단계에 머물러 있어 실제 치료 현장에 도입되기까지는 시간이 더 필요하다는 것이 전문가들의 대체적인 시각이다. 신약 개발 특성상 안전성과 유효성을 확인하는 과정이 여러 단계에 걸쳐 이뤄지기 때문에 성급한 기대는 경계할 필요가 있다.
일반 독자 입장에서는 아직 상용화된 치료제가 아니라는 점을 유념할 필요가 있다. 인터넷이나 건강기능식품 광고 등에서 PROTAC 관련 용어를 언급하며 효능을 과장하는 사례가 나타날 수 있으므로, 구체적인 치료 정보는 식품의약품안전처나 각 질환별 전문 학회가 제공하는 공식 자료를 통해 확인하는 것이 바람직하다.
새로운 치료 기술에 대한 정보를 접할 때는 임상시험 단계인지 실제 허가받은 치료제인지를 구분해 받아들이는 태도가 필요하다. 만성질환이나 난치성 질환을 앓고 있는 환자와 가족은 담당 의료진과 상담을 통해 현재 시점에서 검증된 치료법을 우선 확인하고, 새로운 기술 관련 정보는 참고 수준으로 접근하는 것이 좋다.
