새로운 기술 도입을 통한 단백질 분해치료제: 작용 원리와 치료 가능한 질병

단백질 분해치료제(Protein Degradation Therapy)는 기존의 의약품과는 다른 새로운 개념의 치료법으로, 질병의 원인이 되는 단백질을 선택적으로 제거하여 질환을 치료하는 획기적인 접근 방식입니다. 최근 몇 년 사이 암, 자가면역질환, 신경계 질환 등 다양한 분야에서 주목받으며 바이오 제약 산업의 핵심 기술로 급부상하고 있습니다.

 

[ 유비퀴틴화를 통한 표적단백질의 분해 과정, 연합뉴스 2021-12-14 ]

 

단백질 분해치료제란?

단백질 분해치료제는 세포 내에서 특정 병원성 단백질을 인위적으로 파괴하여 질병을 억제하는 약물입니다. 기존의 약물은 대부분 단백질의 활성을 일시적으로 억제하는 방식이지만, 단백질 분해치료제는 문제의 단백질을 근본적으로 제거하기 때문에 보다 강력하고 지속적인 효과를 기대할 수 있습니다. 이 치료제는 대표적으로 PROTACs(Proteolysis Targeting Chimeras) 기술을 기반으로 하며, 이를 통해 타깃 단백질을 유비퀴틴-프로테아좀 경로를 통해 분해시키는 구조를 갖습니다.

 

단백질 분해치료제의 작용 원리

PROTACs는 두 개의 주요 부분으로 구성됩니다. 하나는 표적 단백질에 결합하고,  다른 하나는 E3 유비퀴틴 리가제와 결합하여, 이 둘을 연결하는 링커(linker)가 가운데 위치합니다. 이 구조를 통해 질병 관련 단백질에 유비퀴틴을 부착하고, 프로테아좀이라는 세포 내 분해기구가 단백질을 제거하게 됩니다.

이 방식은 표적 단백질을 반복적으로 분해할 수 있기 때문에 소량의 약물로도 지속적인 치료 효과를 볼 수 있다는 장점이 있습니다.

 

[ PROTAG 구조 ]

 

단백질 분해치료제가 치료 가능한 질환

1. 암 (Cancer)

• 유방암, 전립선암, 백혈병 등에서 특정 단백질(예: BTK, BCL-XL, ER)을 제거함으로써 종양의 성장과 전이를 억제합니다.
• 기존 항암제보다 내성 문제를 줄이고 표적 정확도를 높일 수 있음.

2. 자가면역질환

• 류마티스 관절염, 루푸스와 같은 질환에서 과잉 활성화된 면역세포 관련 단백질을 제거하여 면역 반응을 조절합니다.

3. 신경계 질환

• 알츠하이머병, 파킨슨병 등의 퇴행성 뇌질환에서 **이상 단백질(예: 타우, 알파시누클레인)**의 축적을 방지하고 제거합니다.

4. 감염 질환

• 바이러스 단백질을 직접 분해하여 HIV, B형간염, C형간염과 같은 바이러스성 감염 치료에 활용 가능성이 연구되고 있습니다.

5. 희귀 유전 질환

• 특정 유전자의 변이로 인해 비정상적으로 생성된 단백질을 제거함으로써, 근위축증, 헌팅턴병 등의 희귀 질환에도 응용될 수 있습니다.

 

단백질 분해치료제의 장점

• 높은 선택성: 병원성 단백질만을 정확하게 타겟팅
• 재사용 가능성: 한 분자가 여러 단백질을 반복적으로 제거 가능
• 지속적인 효과: 단백질을 제거함으로써 긴 시간 효과 유지
• 기존 약물로 타깃하지 못한 단백질도 제어 가능

 

향후 전망

단백질 분해치료제는 기존 치료제의 한계를 극복하는 새로운 패러다임으로 자리잡고 있습니다. 글로벌 제약사들도 이 분야에 적극 투자 중이며, 임상시험이 활발히 진행되고 있어 가까운 미래에는 다양한 질환에 대한 획기적인 치료 옵션으로 자리매김할 것입니다. 이러한 단백질 분해치료제는 기존 치료법으로 해결되지 않던 질병에 대한 새로운 희망을 제시하고 있습니다. 암부터 신경질환, 자가면역질환까지 폭넓은 질환 치료에 응용 가능성이 높은 만큼, 앞으로의 발전이 더욱 기대되는 분야입니다.