[헬스코리아뉴스 / 이충만] 단백질 기반 치료법이 눈부시게 진화하고 있다. 단순히 부족한 단백질을 보충하거나(재조합), 잘못된 단백질을 없애는(분해) 수준을 넘어, 이제는 세포의 명령 체계를 새롭게 구축하는 ‘재설계’ 단계로 나아가고 있다.

질병 치료 패러다임의 핵심은 결국 단백질을 어떻게 제어하느냐에 달려 있다. 그 발전 궤적은 크게 단백질 재조합(대체) 단백질 분해(제거) 단백질 재설계(프로그래밍) 등 세 단계로 구분된다.

① 1세대 단백질 재조합: 부족한 부분을 채우는 ‘대체’

단백질 치료법은 1970년대 유전자 재조합 기술의 탄생과 궤를 같이한다. 1973년 허버트 보이어(Herbert Boyer)와 스탠리 코언(Stanley Cohen) 박사가 서로 다른 박테리아의 유전자를 결합해 복제하는 데 성공하며 재조합이라는 개념을 세상에 처음 알렸다.

이후 보이어가 설립한 제넨텍(Genentech, 현 로슈·Roche)은 세계 최초로 ‘재조합 인간 인슐린’을 개발했다. 소나 돼지의 췌장에서 인슐린을 추출하던 기존 방식에서 벗어나, 대량 생산의 길을 연 것이다. 1세대 치료법의 핵심은 이처럼 몸속에 부족한 성분을 외부에서 만들어 보충해 주는 '대체 요법'에 있다. 이후 등장한 항체 치료제 역시 면역 체계의 기능을 보완하거나 조절한다는 점에서 맥락을 같이 한다.

② 2세대 단백질 분해: 질병의 원인을 없애는 ‘제거’

하지만 재조합 기술은 이상 단백질을 표적해 기능을 조절할 수는 있어도, 이를 완전히 제거하기는 어렵다는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 등장한 2세대 치료법이 ‘단백질 분해’ 치료제다. 특히 기존 약물로는 공략이 불가능했던 이른바 ‘언드러거블 프로틴(Undruggable Protein, 약물 조절 불가능 단백질)’을 겨냥한다.

언드러거블 프로틴은 표면에 결합 부위가 없거나 활성 조절이 사실상 불가능한 단백질을 말한다. 우리 몸속에는 이런 까다로운 단백질이 400여 개 존재할 것으로 추정된다. 단백질 분해제는 결합 여부와 상관없이 타깃 단백질을 파괴하는 기전을 가진다. 본지 취재 결과 현재 전 세계적으로 3500여 개의 분해제 후보물질이 개발 중인 것으로 알려졌다. 선두 주자인 화이자(Pfizer)의 유방암 치료제 ‘베데게스트란트(vepdegestrant)’는 지난 2025년 8월 미국 식품의약국(FDA)의 허가 심사에 돌입하며 상용화 기대를 높이고 있다.

③ 3세대 단백질 재설계: 세포 운명을 결정하는 ‘프로그래밍’

최근 바이오 업계는 단백질을 원하는 대로 자유롭게 설계하는 ‘재설계’ 접근법에 주목하고 있다. 단백질의 생성과 사멸을 의도적으로 조절해 세포의 운명을 근본적으로 바꾸는 최첨단 기술이다. DNA를 영구 수정하는 유전자 치료제와 달리 단백질 재설계는 일시적으로만 작동해 안전성 면에서도 큰 장점을 갖는다.

이 분야의 독보적인 성과는 2024년 노벨 화학상을 수상한 데이비드 베이커(David Baker) 워싱턴대 교수팀에서 나왔다. 베이커 교수는 2019년 자연계에는 존재하지 않는 새로운 구조의 ‘인터루킨-2(IL-2)’를 컴퓨터 프로그래밍으로 설계해 발표했다. 기존 IL-2는 항암 효과는 뛰어나지만 독성 제어가 힘들다는 치명적 단점이 있었으나, 베이커 교수는 독성 유발 경로는 차단하고 치료 효과만 남긴 ‘안성맞춤형’ 단백질로 재탄생시켰다.

단백질 재설계 기술은 아직 초기 단계로 상용화된 약물은 없지만, 기존 방식으로는 치료가 불가능했던 영역을 공략할 수 있다는 점에서 차세대 치료 패러다임을 제시할 ‘게임 체인저’로 기대를 모으고 있다.