과학자들은 맥주 효모를 스마트 약물을 위한 미니 공장으로 전환합니다.

수십억 개의 유전자 변형 효모 세포가 실험실 쥐 없이도 정확한 신약을 생산하여 더 안전하고 빠른 신약 개발의 길을 밝히고 있습니다. 출처: Shutterstock

베니스 카포스카리 대학교의 과학자들은 일본, 중국, 스위스, 이탈리아 연구진과 협력하여 현대 의학에서 점점 더 많이 사용되는 분자인 다양한 거대고리 펩타이드를 생산하고 신속하게 분석하는 혁신적인 방법을 개발했습니다. Nature Communications 에 게재된 이 연구는 우리에게 친숙한 맥주 효모를 활용하여 수십억 개의 이 작은 유기체를 소형 형광 공장으로 전환시켜, 각각 잠재적인 치료적 응용 가능성을 가진 고유한 펩타이드를 생성할 수 있도록 합니다.

거대고리 펩타이드는 정밀한 표적화, 안정성, 그리고 안전성을 모두 갖추고 있어 기존 약물보다 부작용이 적기 때문에 유망한 약물입니다. 그러나 이러한 펩타이드를 발굴하고 시험하는 기존 방법은 종종 복잡하고, 제어하기 어렵고, 시간이 오래 걸리며, 환경 친화적이지 않습니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 연구진은 일반적인 맥주 효모 세포가 각각 다른 거대고리 펩타이드를 생산하도록 조작했습니다. 각 효모 세포는 화합물을 생산할 때 빛을 내는 작은 공장처럼 작용하여 과학자들이 유망한 펩타이드를 신속하게 식별할 수 있도록 합니다. 연구팀은 첨단 형광 기반 기술을 사용하여 단 몇 시간 만에 수십억 개의 미세공장을 스크리닝했는데, 이는 기존 방법보다 훨씬 빠르고 친환경적인 과정입니다.

카 포스카리 대학교 분자과학 및 나노시스템학과의 주저자이자 박사후연구원인 사라 린시아노는 다음과 같이 설명합니다. "우리는 효모 세포를 조작하여 각 세포가 특정 화합물을 생성할 때 형광을 내는 '마이크로공장' 역할을 하도록 했습니다. 이를 통해 1억 개의 서로 다른 펩타이드를 빠르고 효과적으로 분석할 수 있었습니다."

연구 공동 책임자인 일레니아 마조카토는 연구 접근 방식의 지속 가능성을 강조했습니다. "효모의 자연적 메커니즘을 활용하여 생체적합성과 생분해성을 갖춘 펩타이드 분자를 생산하여 건강과 환경에 안전합니다. 진정한 '녹색 약학' 접근 방식입니다."

연구팀은 또한 이러한 펩타이드가 표적에 정확하게 결합하는 방식을 규명했습니다. 구조 분석에 참여한 잔나 로마뉴크는 "X선 결정학을 이용하여 이러한 펩타이드의 탁월한 결합 특성을 입증함으로써 그 정밀성과 효능을 확인했습니다."라고 말했습니다.

이 새로운 방법은 특히 기존 약물로는 쉽게 해결할 수 없는 까다로운 표적에 대한 신약 개발에 상당한 진전을 제공합니다. 부교수이자 연구 코디네이터인 알레산드로 안젤리니는 다음과 같이 강조합니다. "우리는 이 기술의 한계를 뛰어넘어 특정 세포에 직접 첨단 치료법을 전달할 수 있는 거대고리 펩타이드를 개발하고 있으며, 이는 잠재적으로 치료법에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 이는 환자 건강에 큰 도움이 될 뿐만 아니라 상당한 과학적, 경제적 파급 효과를 가져올 수 있습니다."

이 연구는 유럽 연합의 차세대 EU 이니셔티브가 지원하는 국가 복구 및 복원력 계획(PNRR)의 일부로, 베니스의 카 포스카리 대학교, 교토 공업 대학(KIT), 중국 과학 아카데미, 파도바 대학교, 로잔 연방 공과대학(EPFL)의 화학, 생물물리학, 생화학, 계산 과학 분야의 전문가를 포함한 다학제 팀이 참여했습니다.

이 기술의 일부는 이미 Ca' Foscari에서 특허를 취득했으며, 최근 스타트업 Arzanya Srl에 인수되었습니다. "저희 기술이 국제적으로 인정받는 것을 보니 자랑스럽습니다."라고 Angelini는 덧붙였습니다. "Arzanya Srl이 재능 있는 젊은 연구원들에게 해외로 이주하지 않고도 이탈리아에서 열정을 펼칠 기회를 제공하기를 바랍니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250627234114.htm