아스피린, 천연물로부터 얻은 대표적인 신약

3500년 전 이집트인들은 요통이나 류머티즘의 통증을 완화하기 위해 버드나무 껍질을 벗겨 추출한 물질을 먹었지만, 그 원리에 대해서는 알지 못했다. 이후 1827년에 한 화학자가 버드나무 껍질에서 살리신(salicin)이라는 물질을 추출해냈고, 이것이 고통을 줄여 준다는 것을 발견했다. 1838년 독일의 과학자들은 이 물질을 산화시키면 살리실산(salicylic acid)이 만들어지는데 이 물질이 통증을 완화하는 효과가 있다는 사실을 알아냈다. 당시로서 엄청난 발견이었지만 살리실산은 위장 자극이 심하다는 단점이 있었다. 이에 펠릭스 호프만이라는 과학자가 위경련이 있는 아버지의 류머티즘 치료를 위해 연구를 거듭하던 중 살리실산에 아세트산(acetic acid)을 반응시켜 아세틸살리실산(acetylsalicylic acid)을 개발해냈고 이를 아스피린'(Aspirin)'이라 이름 붙였다. 그때 제조했던 아스피린은 100년이 넘게 지난 지금도 독일 제약 회사인 바이엘(yer AG) 그룹의 대표 약으로 판매되고 있다.

항암제 글리벡의 개발과 내성 극복을 위한 노력

세포가 개체를 이루기 위해서는 엄격한 규제가 필요한데, 이를 위해 우리 몸에는 500개가 넘는 키나아제(kinase)들이 세포 간 신호 전달에 관여하고 있다. 이때 신호 전달 체계에 문제가 생겨 세포 분열이 비정상적으로 활성화되면 '암'이 된다. 따라서 암을 일으키는 키나아제가 활성화되어 있을 때, 이것이 신호를 전달하지 못하도록 표적 공격을 하면 암을 치료할 수 있다. 만성 골수성 백혈병(CML) 치료제인 '글리벡'은 이렇게 암을 일으키는 키나아제를 파악한 후 약물이 그 키나아제만 선택적으로 공격하도록 하는 원리로 제작되었는데, 만성 골수성 백혈병 환자의 90% 이상에서 효과를 보였다. 하지만 몇 년 후 글리벡 복용 환자들에게서 내성이 관찰되었다. 키나아제의 돌연변이 발현으로 세포 구조가 바뀌어 새로운 활성이 일어난 것이다. 이에 과학자들은 바뀐 구조를 보고 여기에 작용할 수 있는 약물을 재디자인하기 시작했다.

내성이 발생하는 또 한 가지 이유는 오랫동안 한쪽 메커니즘만 저해하게 되면 다른 쪽 메커니즘에서 비정상적인 활성화가 일어나기 때문이다. 우리 몸은 500개가 넘는 카이네제가 네트워크를 이루고 있는 아주 복잡한 구조이기 때문에 한쪽 메커니즘만 저해를 한다고 해서 암을 치유할 수 있는 것이 아니다. 이 영역은 우리가 더욱 연구해 알아 가야 할 영역이다.

암을 일으키는 키나아제는 스스로가 돌연변이를 일으키기 때문에 항암제에서 내성이 발생한다. 이런 내성 문제를 극복하기 위한 강력한 수단은 바로 유기 합성법이라고 생각한다. '레고 화학(Lego chemistry)와 같은 유기화학 반응으로, 원하는 화합물의 골격을 원하는 곳에 선택적으로 붙일 수 있는 방법을 개발해야 한다.

정밀타격으로 합리적인 약물 설계

미국의 대형 제약 회사에서는 신약 개발을 위해 하루 300~400억원 이상의 개발비를 쏟아 붓고 있다. 이 덕분에 질병 단백질의 타깃에 '우연히' 들어맞는 화합물을 찾아내는 방식이 가능하다. 하지만 우리나라의 경우에는 예산 부족으로 이런 물량공세가 어렵기 때문에 '정밀 타격'을 하는 합리적인 약물을 설계하고 있다. 타미플루가 대표적인 예다. 우리나라 화학자인 김정훈 박사(미국 바이오기업 길리아드 그룹리더)가 독감 바이러스의 구조를 정확하게 분석해 개발한 것이다.