코로나바이러스감염증-19 치료약 발견을 위한 협업

Novartis Institutes for BioMedical Research(NIBR)는 질병 퇴치 치료약 발견을 위해 힘쓰는 과학자들로 구성된 글로벌 팀입니다. NIBR은 현재 코로나바이러스감염증-19(코로나19)를 비롯해 또 다른 팬데믹을 야기할 수 있는 여러 형태의 코로나바이러스를 치료하는 약물을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

신약 개발은 막대한 비용과 시간이 들어가는 작업입니다. 신약을 시장에 출시하는 데는 약 10년 정도의 시간이 소요됩니다. NIBR Emeryville 수석 전문가 I 윌리언 코르토파시(Wilian Cortopassi)는 후보군에 오른 약물들이 신체의 단백질 구조와 어떻게 상호 작용하는지 이해하기 위해 연산 도구를 사용하는 데 대부분의 시간을 투입합니다.

코르토파시의 팀은 보다 생산적으로 효과적인 약물을 찾아내기 위해 복잡한 3D 분자 정보를 분석하여 검증 가능한 가설을 수립합니다. "결과를 실제 상황에서 분석하려면 복잡한 3차원 개체를 살펴보고 상호 작용할 수 있도록 개발된 최첨단 도구를 사용해야 합니다.

기술이 지금처럼 발전하지 않았을 때는 약물 연구원들이 3D 분자의 2D 표현을 사용하여 연구를 진행하고 의료 화학이나 생물학 분야의 동료들에게 가설을 공유해야 했습니다. 이들은 약물 연구원들과 달리 복잡한 분자 구조를 볼 수 있는 전문 기술이나 지식을 갖추지 못한 경우가 많습니다. 코르토파시와 같은 연구원들은 분자 구조를 보여주기 위해 PowerPoint 프레젠테이션을 만들거나 2D 컴퓨터 화면으로 3D 단백질을 보여주어야 했죠.

그러다 2016년부터 상황이 변하기 시작했습니다. NIBR 연구 기관인 La Jolla의 Genomics Institute of the Novartis Research Foundation(GNF) 구조생물학 디렉터 글렌 스프라곤(Glen Spraggon)이 팀원들이 3D 분자 구조와 약물이 단백질의 어느 지점과 결합하여 단백질 표적을 활성화 또는 비활성화하고 질병의 특징을 바꾸는지 더 효과적으로 이해할 수 있도록 Oculus 헤드셋과 Nanome의 VR 데모 소프트웨어를 사용한 것입니다. 이를 계기로 NIBR은 Nanome과 손을 잡고 Nanome의 솔루션을 자사에 맞게 발전시키는 작업에 착수했습니다.

NIBR Cambridge의 어소시에이트 디렉터 빅토르 호낙(Viktor Hornak)은 이렇게 설명합니다. "구조생물학의 발전과 함께 대규모의 복잡한 생체분자 구조 문제가 해결되고 있습니다.

이러한 3D 구조는 평평한 2D 모니터로 분석하기가 어렵거든요. VR에서는 3D 구조를 실제 3D 개체로 관찰할 수 있습니다. 분자 속으로 들어가서 내부에서 관찰할 수도 있는데, 그 몰입감이 어마어마합니다. 기존의 3D 시각화 기술로는 가능하지 않은 일이었어요. 게다가 VR에서는 주변 공간이 다 컴퓨터 화면이 됩니다. 주변 공간을 활용하여 여러 종류의 데이터를 시각화할 수 있는데, 이 기능은 복잡하고 밀도 높은 정보에서 패턴과 관계를 찾아내는 데 크게 도움이 됩니다."

글렌 스프라곤은 NIBR이 다양한 과학자들로부터 더 많은 아이디어를 얻는 데도 VR이 도움이 되었다고 전합니다. "처음으로 Oculus 헤드셋을 착용하고 Nanome의 데모 소프트웨어를 사용했을 때 팀원들이 단백질을 잡아서 길게 늘린 다음 그 내부를 보았는데요. 바로 그때 알았어요. VR이야말로 사람들을 수동적인 관찰자가 아닌 능동적인 참여자로 만들어주는 기술이라는 사실을 말이죠."