토양세균 채취 효소로 금연藥 개발 가능성 시사

美 스크립스 연구소팀 ‘미국 화학회誌’ 통해 발표

금연 치료용 신약후보물질로 사용이 기대되는 한 세균효소(a bacterial enzyme)가 미국 캘리포니아州 라졸라에 소재한 세계적 연구기관인 스크립스(Scripps) 연구소팀에 의해 개발 중이어서 화제다.

이 세균효소는 실험실에서 재생이 가능한 데다 약물로 개발하는 데 유망해 보이는 특성을 여럿 내포하고 있다는 것이 연구팀의 설명이다.

스크립스 연구소의 킴 D. 잰더 교수 연구팀은 ‘미국 화학회誌’ 온라인판에 지난 6일 게재한 ‘금연을 위한 새로운 전략: 니코틴 분해에 관여하는 세균효소의 작용규명’ 보고서를 통해 이 같이 시사했다.

잰더 교수는 “이번 연구가 아직 초기단계에 불과하지만, 장차 성공적인 치료제로 개발될 특성을 내포한 효소에 관해 많은 것을 알아낼 수 있었다”고 언급했다.

보고서에 따르면 이 효소는 현재 사용되고 있지만 최소한 80~90%의 흡연자들에게서 별다른 효과를 입증하지 못한 금연치료제들을 대체할 수 있을 전망이다.

이 효소요법제는 니코틴이 뇌에 도달하기 전에 찾아내고 파괴함으로써 니코틴 특유의 보상작용을 흡연자가 느끼지 못하도록 하는 특성이 눈에 띈다.

잰더 교수팀은 지난 30여년 동안 관련연구를 진행한 끝에 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)라 불리는 세균으로부터 ‘NicA2’라는 효소를 발견할 수 있었다. 그리고 원래 담배밭 토양으로부터 분리된 이 세균은 탄소 및 질소를 얻는 유일한 습득원으로 니코틴을 사용하는 것으로 나타났다.

잰더 교수는 “이 세균이 마치 (게임 캐릭터) ‘팩맨’처럼 니코틴을 먹어치우는 것으로 나타났다”고 설명했다.

그의 연구팀은 이 ‘NicA2’ 세균효소가 니코틴 분해에 관여하는 데에 주목하고 금연치료제로서 효용성을 평가하기 위한 시험을 진행했었다.

이를 위해 연구팀은 우선 실험용 쥐로부터 채취한 혈청을 사람이 흡연했을 때 흡수되는 용량에 해당하는 니코틴과 결합시켰다. 그리고 세균효소를 투여하자 니코틴의 반감기가 당초의 2~3시간에서 9~15분으로 감소했음을 관찰할 수 있었다.

이에 세균효소 투여량을 늘리자 니코틴의 반감기가 더욱 감소했을 뿐 아니라 니코틴이 뇌까지 도달하지 못했도록 억제되었음이 눈에 띄었다.

그 후 잰더 교수팀은 이 세균효소가 의약품으로서 효과적으로 사용될 수 있을 지 여부를 관찰하기 위한 일련의 테스트를 진행했고, 이로부터 얻어진 결과는 고무적이었다. 이 효소가 화씨 98도(섭씨 약 36.7도)의 실험실 내에서 3주 이상 안정된 상태를 유지했기 때문.

더욱이 이 효소가 니코틴을 분해하는 동안 독성 대사물질은 생성되지 않았다.

보고서의 제 1저자로 이름을 올린 송 쉬에 연구원은 “이 효소가 혈청 내에서 상대적으로 안정된 상태를 유지했다는 것은 치료제로서 가져야 할 중요한 특성이라 할 수 있을 것”이라고 지적했다.

한편 잰더 교수팀은 앞으로 이 효소의 구조를 변경해 면역성 관여도를 낮추면서 치료효능을 극대화하는 후속연구를 진행할 예정이다.

쉬에 연구원은 “차후 연구에서 이 효소의 혈청 내 안정성을 좀 더 끌어올려 1회 주사로 최대 1개월까지 효능이 지속되는 치료제의 개발로 귀결될 수 있기를 바란다”고 강조했다.