(대전=뉴스충청인) 김수환 기자 = KAIST는 생명과학과 김호민 교수, 정현정 교수, 의과학대학원 오지은 교수 공동 연구팀이 인공지능 기반 단백질 설계를 통해 인터페론-람다 단백질을 안정적으로 재설계하고, 이를 비강 점막에 오래 머무르게 하는 전달 기술과 결합해 다양한 호흡기 바이러스를 범용적으로 예방할 수 있는 기술을 구현했다고 15일 밝혔다.

인터페론-람다(IFN-λ)는 감기와 독감, 코로나19 등 호흡기 바이러스 감염을 막기 위해 우리 몸이 스스로 만들어내는 선천면역 단백질이다. 그러나 치료제로 활용해 비강에 투여할 경우 열과 분해효소, 점액, 섬모운동 등에 취약해 실제 효능이 제한되는 한계가 있었다.

연구팀은 AI 단백질 설계 기술을 활용해 이러한 구조적 약점을 정밀하게 보완했다. 단백질의 불안정한 루프 구조를 단단한 나선형 구조로 바꿔 안정성을 높였고, 단백질 간 뭉침 현상을 줄이기 위해 표면 엔지니어링을 적용했다. 여기에 당사슬 구조를 추가하는 글라이코엔지니어링을 도입해 단백질을 더욱 튼튼하게 재설계했다.

그 결과 새롭게 제작된 인터페론-람다는 50도 환경에서도 2주 이상 안정성을 유지했으며, 끈적한 비강 점막에서도 빠르게 확산되는 특성을 보였다. 연구팀은 여기에 단백질을 나노리포좀이라는 미세 캡슐에 담아 보호하고, 저분자 키토산으로 표면을 코팅해 점막 부착력을 크게 높였다.

이 전달 플랫폼을 인플루엔자 감염 동물 모델에 적용한 결과, 콧속 바이러스가 85퍼센트 이상 감소하는 강력한 억제 효과가 확인됐다. 해당 기술은 코에 분무하는 방식만으로 감염 초기 바이러스 증식을 차단할 수 있는 점막 면역 플랫폼으로, 계절성 독감은 물론 신종 변이 바이러스에도 신속히 대응할 수 있는 치료 전략으로 기대를 모은다.

김호민 교수는 “AI 기반 단백질 설계와 점막 전달 기술을 결합해 기존 인터페론-람다 치료제의 안정성과 체류 시간 한계를 동시에 극복했다”며 “냉장 유통 인프라가 부족한 개발도상국에서도 활용 가능성이 높고, 다양한 치료제와 백신 개발로 확장할 수 있는 플랫폼 기술”이라고 말했다.

이번 연구에는 KAIST 이노코어 AI-혁신신약연구단 윤정원 박사, 생명과학과 양승주 박사, 의과학대학원 권재혁 박사과정 학생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스와 바이오머터리얼즈 리서치에 연달아 게재됐다.

한편 이번 연구는 KAIST 이노코어 프로그램과 한국연구재단 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업, 한국보건산업진흥원 보건의료기술연구개발사업, 기초과학연구원 등의 지원을 받아 수행됐다.