건국대 조쌍구 교수팀, 단백질 구조 3차원으로 예측하는 AI 기반 모델 활용해 새로운 펩타이드 개발

건국대 조쌍구 교수팀, 단백질 구조 3차원으로 예측하는 AI 기반 모델 활용해 새로운 펩타이드 개발 / 이미지제공 : 건국대학교

건국대학교 KU융합과학기술원 조쌍구 교수(줄기세포재생공학과) 연구팀이 인공지능을 기반으로 단백질의 3차원 구조를 예측하는 모델을 활용해 줄기세포 성장과 골관절염 치료 기능을 향상시키는 ‘섬유아 성장인자-2 (FGF-2) 유래 펩타이드’를 개발했다.

이번 연구 결과는 ‘Journal of Advanced Research(IF=10.7)’에 게재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들’에도 소개됐다.

이번 연구는 폴란드/미국 연구진과 함께했으며 아모라이프사이언스, 스템엑소원 등 기업과도 협업했다.

조쌍구 교수팀은 아모라이프사이언스에서 제공받은 홍합 유래 접착 단백질과 결합된 섬유아 성장인자-2(FGF-2) 유래 펩타이드(FP2)를 이용해 사람에서 분리한 탯줄 유래 중간엽 줄기세포(hWJ-MSC)를 배양했고, 해당 배양 세포가 골관절염 증상을 완화하는 것을 확인했다.

FGF-2는 다양한 조직과 기관의 다양한 세포 기능을 조절해 배아 발달, 상처 치유 등의 역할을 한다. 줄기세포의 자가 재생 능력이나 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 다능성을 유지하기 위해서는 이를 반드시 활용해야 한다.

하지만 FGF-2는 불안정해 주기적으로 추가해야 하고, 그 결과 비용이 증가한다. 조 교수 연구팀은 불안정한 FGF-2를 대신해 안정적인 FP2 펩타이드를 사용해 기능 강화 줄기세포를 배양했고, 골관절염 생쥐 모델에서 개선된 효능을 검증했다.

특히 기능이 아직 밝혀지지 않은 FP2 펩타이드의 단백질 구조를 분석하기 위해 폴란드 바르샤바 대학의 세바스티안 크미에치크(Sebastian Kmiecik) 박사와 함께 인공지능 방법으로 특정 펩타이드와 섬유아 성장인자 수용체-1(FGFR-1)의 결합능을 분석했고, 상호작용이 활발하고 안정화되는 것을 확인했다.

해당 연구는 범부처재생의료기술개발사업과 한국연구재단에서 연구비를 지원받았다.

한편 조쌍구 교수가 대표이사를 맡고 있는 건국대 기술지주회사 자회사 스템엑소원은 6월 아모라이프사이언스와 업무협약을 맺고 줄기세포 연구를 진행해왔으며, 이번 연구는 그 첫 번째 성과다.

스템엑소원은 최근 에스와이에스 홀딩스(전자랜드)로부터 투자를 유치했다. 이를 기반으로 난치성 염증 질원, 패혈증, 골관절염 등 다양한 엑소좀 치료제와 기능성 화장품 및 의약품 원료 개발하고, 해외 시장 진출도 추진할 계획이다.