펩타이드 약물: 생물의학의 정밀 무기, 체중 감량부터 암 치료까지 획기적인 발전
펩타이드 약물: 생물의학의 정밀 무기, 체중 감량부터 암 치료까지 획기적인 발전
전통 중의학의 지혜부터 현대 AI가 설계한 정밀 분자까지, 펩타이드 약물은 의학 분야에 조용히 혁명을 일으키고 있습니다. 바이오 의약품 분야에서 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 이러한 화합물은 고유한 장점 덕분에 신약 개발의 핵심으로 부상하고 있습니다. 소분자 화학요법제와 대분자 단백질 약물 사이에 위치한 펩타이드는 높은 특이성, 탁월한 치료 효능, 그리고 탁월한 안전성을 제공합니다. 전 세계 과학자들은 암, 대사 장애, 심혈관 질환, 그리고 감염성 질환 치료에 있어 펩타이드의 잠재력을 탐구하고 있습니다. AI 기반 설계 및 자가 조립 기술의 발전은 펩타이드 약물 개발을 새로운 시대로 이끌고 있습니다.
1. 펩타이드 약물의 기본: 작은 분자, 큰 효과
펩타이드는 호르몬, 신경전달, 세포 성장, 생식 등 다양한 영역에서 세포 기능의 중추적인 조절자 역할을 합니다. 거의 모든 세포는 펩타이드에 의해 조절되며, 생명체 내에서는 수만 가지의 펩타이드가 발견되었습니다. 기존의 저분자 약물과 비교하여 펩타이드 치료제는 높은 특이성, 강력한 활성, 낮은 독성이라는 장점을 제공합니다. 또한, 고분자 항체 약물과 비교하여 펩타이드 약물은 강한 조직 투과성, 낮은 면역원성, 그리고 상대적으로 낮은 생산 비용을 보입니다. 이러한 특성 때문에 펩타이드는 약물 설계에 이상적인 모델이 됩니다. 펩타이드 약물은 화학 합성, 생합성, 해양 미생물 추출, 파지 디스플레이 기술 등 다양한 분야에서 유래되었습니다. 특히, 최근 몇 년 동안 동물 조직에서 추출한 펩타이드 약물은 화학 합성 및 재조합 유전자 발현으로 점차 대체되고 있습니다.
2. 펩타이드 약물의 임상 적용: 흔한 질병부터 난치성 질환까지
2.1 대사질환의 치료
최근 몇 년간 펩타이드는 대사 질환 치료에 획기적인 진전을 이루었습니다. GLP-1 유사체로 대표되는 펩타이드 약물은 비만 및 당뇨병 치료에 중요한 선택지가 되었습니다. 2025년 9월, 완방더(Wanbangde)는 독자 개발한 혁신적인 저분자 고리형 펩타이드 약물(MCR 고리형 펩타이드)이 전임상 연구에서 기존 GLP-1 펩타이드보다 우수한 체중 감량 효과를 보였다고 발표했습니다. 이 새로운 MCR 고리형 펩타이드의 대사 조절 작용은 멜라노코르틴-4 수용체(MC4R)의 활성화에 기인합니다. 에너지 항상성의 "중추 사령관"인 MC4R은 다차원 조절 네트워크를 통해 과도한 음식 섭취를 억제하고, 포도당과 지질 수치를 조절하며, 근육 항상성을 유지함으로써 포괄적인 대사 및 에너지 균형을 달성합니다. 8주간의 치료 후, 고용량 MCR 순환 펩타이드 그룹의 쥐는 GLP-1 펩타이드 그룹에 비해 약 1.25배 더 큰 체중 감소를 보였으며, 근육량은 유지되었고 혈당과 지질과 같은 대사 지표에 대한 포괄적인 조절 효과가 나타났습니다.
그림 1 멜라노코르틴을 매개로 한 에너지 균형 조절 메커니즘
이미지 출처: 완방더제약그룹 공식 홈페이지
2.2 항종양 응용
펩타이드는 항종양 응용 분야에서 다양한 기전을 보입니다. 펩타이드는 " " 경로를 촉진하여 종양 세포 사멸을 유도할 수 있습니다. 예를 들어, 합성 SMAC 모방 펩타이드는 세포막을 관통하여 세포 사멸 억제 단백질을 억제하고 종양 세포 사멸을 유발합니다. 펩타이드는 또한 종양 혈관신생을 억제하는데, 예를 들어 해양 복족류에서 분리된 액티노톡신 10은 종양의 혈류를 최대 90%까지 현저히 감소시킵니다. 조개류(Mytilus edulis)에서 추출한 Mere15와 같은 특정 펩타이드는 시험관 내에서 A549 폐암 세포의 증식을 억제할 수 있습니다. 펩타이드는 또한 표적 운반체 역할을 하여 항암제를 종양 부위로 정확하게 전달합니다. 과학자들은 종양 혈관에 발현되는 특정 마커를 활용하여 종양 혈관계를 특이적으로 표적으로 삼아 치료 효능을 향상시키고 부작용을 줄일 수 있는 RGD 펩타이드와 같은 펩타이드를 발견했습니다.
2.3 항바이러스 및 항균 효과
항바이러스 응용 분야에서 펩타이드는 바이러스가 숙주 세포에 부착하는 것을 차단하거나 주요 바이러스 복제 효소를 억제하는 방식으로 작용합니다. 이는 SARS-CoV-2 및 HIV와 같은 병원균에 맞서는 새로운 접근법을 제시합니다. 세계적인 항생제 내성 위기 속에서 항균 펩타이드 개발에도 상당한 진전이 이루어졌습니다. 2025년 9월, 중국과학원 쿤밍 동물학 연구소의 라이 런(Lai Ren) 연구팀은 새로운 자가조립 항균 펩타이드인 트립톨리딘(TRPY)을 설계했습니다. 이 펩타이드는 세균 표면 구성 요소가 접근하면 이를 인식하는 나노입자로 자가조립되어, 빠르게 고밀도 "나노섬유 그물"을 형성하여 다제내성 세균을 효과적으로 제거합니다. 또한 항생제에 내성을 가진 바이오필름도 제거할 수 있습니다.
그림 2 리드 펩타이드 TRPY의 구조적 특성
이미지 출처: James Mwangi et al., 2025
2.4 염증 및 자가면역 질환
염증성 질환 치료에서 AI 기술은 펩타이드 설계에 혁명을 일으켰습니다. 2025년 9월, 중국과학원 청두생물연구소 왕간 교수, 쿤밍 옌안병원 윈난성 심혈관의학 중점실험실 멍핑 부연구원, 그리고 다핑병원 외상 및 화학 중독 국가 중점실험실 쩡링 연구원이 이끄는 공동 연구팀은 네이처(Nature) 학술지인 네이처 이뮤놀로지(Nature Immunology)에 "AI 스크리닝 가스더민 D 기공 차단제를 이용한 파이롭토시스 지연이 염증 반응을 완화한다"라는 제목의 연구를 발표했습니다. AI를 활용하여, 연구팀은 패혈증 및 자가면역 질환에서 관찰되는 과도한 면역 반응의 핵심 요소인 가스더민 D(GSDMD) 매개 파이롭토시스를 정확하게 억제하는 새로운 펩타이드 SK56을 설계했습니다.
그림 3: Nature Immunolog에 게재된 Wang Gan 등의 연구 논문
3.펩타이드 약물 개발의 새로운 기술 및 방향
3.1 AI 기반 설계
AI 기술은 펩타이드 약물 개발 모델에 혁명을 일으키고 있습니다. 기존의 펩타이드 약물 개발은 광범위한 실험 스크리닝에 의존하는 반면, AI는 방대한 데이터 세트를 신속하게 분석하여 특정 기능을 가진 펩타이드 분자를 설계할 수 있습니다. 이러한 정밀 설계는 펩타이드 약물 개발을 크게 가속화하고 성공률을 높여줍니다.
3.2 자가조립 기술
자가조립 펩타이드 기술은 또 다른 획기적인 발전을 보여줍니다. 특정 조건에서 나노섬유 네트워크 또는 나노입자로 자발적으로 조립되는 특정 서열을 가진 펩타이드를 설계함으로써, 펩타이드의 안정성과 치료 효능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
3.3 새로운 합성 방법
펩타이드 합성 기술 또한 혁신을 거듭했습니다. 2025년 8월, 난징대학교 연구팀은 리보솜 유사 분자 반응기를 기반으로 하는 차세대 고체상 펩타이드 합성 기술을 개발했습니다. 이 획기적인 기술은 고체상 합성에서 입체 장애가 심한 펩타이드를 합성하는 오랜 난제, 즉 60년 동안 해결되지 않았던 병목 현상을 극복하여, 안정성과 막 투과성이 향상된 펩타이드 약물을 생산할 수 있는 보편적인 솔루션을 제공합니다.
4.펩타이드 약물의 과제와 미래 전망
4.1 직면한 과제
펩타이드 약물의 유망한 전망에도 불구하고, 몇 가지 과제가 남아 있습니다. 펩타이드 분자는 안정성이 낮고, 효소 분해에 취약하며, 경구 생체이용률이 낮습니다. 더욱이, 막 투과성이 부족하여 적용이 제한적입니다. 과학자들은 이러한 과제에 대한 해결책을 적극적으로 모색하고 있습니다. N- 또는 α-알킬화된 아미노산을 펩타이드 골격에 결합하면 안정성과 막 투과성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. Wanbond의 MCR 고리형 펩타이드와 같은 고리형 펩타이드 구조 또한 안정성과 생물학적 활성을 향상시킵니다.
4.2 미래 전망
기술의 발전으로 펩타이드 약물은 더 많은 분야로 치료적 가치를 확장할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 개인 맞춤 의료 시대에 펩타이드 약물의 합성 및 변형이 용이하다는 점은 펩타이드 약물을 맞춤 치료에 이상적인 매개체로 만들어 줍니다. 미래에는 특정 환자를 위한 개인 맞춤형 펩타이드 약물 설계가 가능해질 것입니다. 펩타이드 약물은 또한 신경 퇴행성 질환 및 희귀 질환과 같은 분야에서도 획기적인 발전을 이룰 것으로 기대됩니다. 질병 메커니즘에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라 펩타이드 약물은 정밀 의학의 핵심 요소가 될 것입니다.
AI 기반 설계, 자가 조립 기술, 그리고 새로운 합성법의 획기적인 발전에 힘입어 펩타이드 약물은 개발의 황금기를 맞이하고 있습니다. 미래의 펩타이드 치료제는 더욱 정밀하고 효율적이며 개인 맞춤형으로 개발되어 각 환자의 특정 질환에 맞는 맞춤형 치료 계획을 가능하게 할 것입니다. 과학자들이 예측했듯이 "이 세기는 펩타이드의 시대"입니다. 연구 발전과 함께 펩타이드 약물은 오늘날의 여러 주요 의학적 과제를 해결하는 열쇠가 될 것으로 기대됩니다.
원문 기사:
https://www.wanbang.com.cn/news/
https://www.kiz.ac.cn
James Mwangi, Dawit Adisu Tadese, Yi Wang, Demeke Asmamaw, Min Yang, Brenda. B. Michira, Mehwish Khalid, Zi-Yi Wang, Qiu-Min Lu, Ren Lai. 2025. 양이온성 백본과 소수성 코어의 통합: 활성이 향상된 자가조립 항균 펩타이드 설계를 위한 구조-기능 전략. Zoological Research, 46(5): 1203-1218. DOI: 10.24272/j.issn.2095-8137.2025.303