벌개미취, 더덕의 코로나 차단 효과 과학적 입증됐다

IBS-경희대, 코로나바이러스 감염 경로 차단 '사포닌' 작동 원리 규명

막 융합 저해 기능 확인, 범용 항바이러스 치료제 개발 기대

"세포실험 단계 결과지만 동물실험서도 좋은 결과 나오면 임상실험도 가능"

"자생식물 통한 의약품 개발 연구 활성화에 기여하는 계기 기대"

[대전=뉴시스] 코로나바이러스 침입을 차단하는 국내 자생식물. 벌개미취와 더덕은 바이러스 외피와 인체세포간의 막 융합을 막는 작용기작을 갖는다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 우리나라 자생식물인 벌개미취(고려쑥부쟁이)와 더덕의 항바이러스 효과가 과학적으로 확인됐다.
 
기초과학연구원(IBS)은 생명과학 연구클러스터 이창준 소장(인지및사회성연구단 단장) 연구팀이 벌개미취에 함유된 '아스터사포닌 I(Astersaponin I)'과 더덕에 함유된 '란세마사이드 A(Lancemaside A)' 사포닌이 코로나바이러스의 세포 내 침입 경로인 세포막 융합을 막아 감염을 억제한다는 사실을 규명했다고 9일 밝혔다.

벌개미취는 국화과에 속하는 다년생식물로 우리나라에서만 자라는 한반도 고유식물이다. 초롱꽃과에 속하는 다년생덩굴식물인 더덕은 우리나라 전역의 산과 들에서 자라고 있는 대표 산채류다.
 
코로나바이러스 입자는 엔도좀(endosome)이나 세포표면 형질막과 융합한 형태로 인체세포 내로 들어온다. 이 두 경로는 공통적으로 코로나바이러스 외피막과 인체세포 세포막 사이의 '막 융합' 과정을 필수적으로 거치게 된다.

연구진은 아스터사포닌 I과 란세마사이드 A가 이런 코로나바이러스와 인체세포간 막 융합을 막아 코로나바이러스 세포 내 감염경로를 모두 차단한다는 사실을 밝혔다.

이번에 이 소장팀은 코로나바이러스 스파이크 단백질을 바이러스 외피막에 발현토록 해 세포진입 단계만 모니터링 할 수 있는 유사바이러스인 '슈도바이러스(psuedovirus)'와 인간 폐세포를 이용해 코로나 바이러스 감염모델을 만들고 아스터사포닌 I과 란세마사이드 A를 처리, 바이러스 세포 침임 억제 효과를 확인했다.
 
확인 결과, 두 사포닌 모두 약물의 생물학적 기능 억제 효능을 나타내는 IC50값(반수 최대 억제 농도)이 2㎛(마이크로몰) 수준으로 코로나바이러스 세포 진입 경로를 효과적으로 억제하는게 밝혀졌다.
 
또 살아있는 감염성 코로나바이러스를 이용한 실험에서도 같은 결과를 확인했으며 초기 코로나바이러스뿐만 아니라 오미크론 등 변이코로나바이러스에 대해서도 거의 동일한 효율로 감염을 억제했다.

[대전=뉴시스] 더덕에서 분리한 란세마사이드 A의 코로나바이러스 외피막 융합 저해 활성도. 코로나바이러스 스파이크 단백질을 표면에 발현한 세포(녹색형광염색)를 인간 폐세포(적색형광염색)와 배양하면 두 세포 간의 막 융합에 이은 세포융합을 관찰할 수 있다. 란세마사이드 A는 이런 막 융합을 억제해 코로나바이러스의 세포 내 감염을 차단한다.  *재판매 및 DB 금지

아스터사포닌 I과 란세마사이드 A는 중앙골격구조가 세포막의 주요구성물질인 콜레스테롤과 매우 유사하고 한쪽에 길게 당이 붙어 있는 구조다.

연구진은 세포막이 콜레스테롤과 유사한 이들 사포닌의 중앙부를 세포막 안으로 받아들이고 한쪽에 길게 붙어있는 당 부위가 세포막 밖으로 돌출되면 이 돌출된 부분이 코로나바이러스 외피막과의 막 융합을 가로막는다고 설명했다.

오미크론 등 변이 코로나바이러스는 스파이크 단백질의 돌연변이 때문에 세포수용체 ACE2와의 결합력이 높아져 세포감염이 잘된다.

그러나 스파이크 단백질의 결합력이 강해져도 결합 이후 막 융합 과정이 막히면 코로나바이러스는 세포 내로 들어올 수 없다. 이는 막 융합 저해물질은 바이러스와 세포수용체의 결합력에 상관없이 바이러스 감염을 효과적으로 막을 수 있다는 의미다.

경희대학교 약학대학교 장대식 교수, 한국 파스퇴르 연구소 김승택 박사팀이 공동으로 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 '항바이러스 연구(Antiviral Research)' 10월 온라인판 및 '항균제 및 화학요법(Antimicrobial Agents and Chemotherapy)' 11월 온라인판에 각각 게재됐다.
 
이에 앞서 이 소장팀과 김승택 박사팀은 도라지 사포닌인 '플라티코딘 D(Platycodin D)'의 항 코로나 활성을 규명한 바 있다.(2021년 5월 실험분자의학(Experimental & Molecular Medicine) 발표)

IBS 이창준 소장은 "벌개미취, 더덕, 도라지에 포함된 트라이터페노이드 사포닌은 일상에서 쉽게 접할 수 있는 식품 및 생약의 주요성분으로 섭취 시 무증상환자나 초기환자에게 효과를 기대할 수 있다"며 "아직 세포실험 단계의 연구결과지만 동물실험에서도 좋은 결과가 나온다면 임상실험도 가능할 것"이라고 밝혔다.

장대식 경희대 교수는 "중국전통의학연구원 투유유 교수가 개똥쑥에서 말라리아 치료제인 아르테미시닌을 개발한 공로로 2015년 노벨생리·의학상을 수상한 뒤 중국정부의 전폭적인 지원을 받고 있으나 우리나라는 오히려 축소되고 있는 현실이 아쉽다"며 "이번 연구가 국내 자생 혹은 재배식물을 활용한 의약품 개발 연구의 활성화에 기여하길 기대한다"고 강조했다.


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