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[IT뉴스]“복잡한 약물도 원하는 구조로 바꾼다”…IBS, 분자 편집 기술 개발

온카뱅크관리자

2026-08-18 07:07:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> - 피리딘 고리의 질소 위치 바꿔 새로운 위치 이성질체 합성 
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 <img alt="피리딘의 질소 위치 재배치를 통한 위치 이성질화.[IBS 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/18/ned/20260818070713508xwlf.png" data-org-width="892" dmcf-mid="4BBWcCKp5y" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/18/ned/20260818070713508xwlf.png" width="658">
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 피리딘의 질소 위치 재배치를 통한 위치 이성질화.[IBS 제공]
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 [헤럴드경제=구본혁 기자] 복잡한 의약품 분자의 핵심 골격은 그대로 유지하면서 특정 원자의 위치만 바꿔 새로운 신약 후보 물질 탐색 효율을 크게 높일 수 있는 기술이 개발됐다.
 기초과학연구원(IBS)은 분자활성 촉매반응 연구단 홍승우 단장 직무대행(KAIST 화학과 교수) 연구팀이 피리딘 구조에서 질소 원자의 위치를 자유롭게 바꾸는 새로운 합성법을 개발했다고 18일 밝혔다.
 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.
 피리딘은 탄소 원자 5개와 질소 원자 1개로 이뤄진 육각형 고리 구조로, 의약품을 비롯한 다양한 화학물질의 기본 골격으로 널리 활용된다. 특히 동일한 치환기를 갖더라도 질소와 치환기의 상대적 위치가 달라지면 용해도, 흡수·투과성, 분자 결합력은 물론 약효까지 크게 달라질 수 있다.
 신약 개발 과정에서는 질소나 치환기의 위치가 서로 다른 ‘위치 이성질체’를 다양하게 만들어 기능을 비교하는 것이 중요하다.
 하지만 기존 합성법으로는 완성된 피리딘 분자의 특정 원자 위치만 바꾸기가 쉽지 않았다. 원하는 위치 이성질체를 만들기 위해서는 각각에 맞는 출발 물질과 합성 경로를 새롭게 설계해야 했다. 여러 치환기가 결합된 복잡한 의약품에 적용할 경우 합성 과정은 더욱 까다로워진다.
 연구진은 치환기를 하나씩 옮기는 대신 기준점인 질소의 자리를 바꾸는 역발상으로 이 문제를 해결했다. 치환기는 그대로 둔 채 질소의 위치를 바꿔, 질소를 기준으로 여러 치환기의 위치 관계를 한꺼번에 변화시킨 것이다.
 이를 위해 외부의 질소 공급원으로부터 새로운 질소를 고리에 삽입한 뒤, 기존 질소를 제거하는 방법을 고안했다. 이 과정에서 기존 6원자 고리가 일시적으로 7원자 고리로 확장됐다가 다시 재배열되며 질소의 위치가 달라진 새로운 피리딘이 형성됐다. 동위원소 추적 실험 결과, 새로 투입된 질소는 고리에 남고, 기존 질소는 질소 기체(N2)로 배출됨이 입증됐다.
 새로운 합성법은 단순한 피리딘뿐 아니라 다양한 치환기를 가진 복잡한 구조에도 적용됐다.
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 홍승우 IBS 분자활성 촉매반응 연구단장 직무대행.[IBS 제공]
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 연구진은 치환기가 하나인 단순한 분자부터 두 개 이상의 치환기가 결합된 복잡한 피리딘까지 질소 위치를 바꾸는 데 성공했다. 최적화된 조건에서는 위치 이성질체 합성 수율이 최대 88%에 달했으며, 반응 규모를 10밀리몰(mmol)까지 확대했을 때도 74%의 수율을 확보했다.
 특히 실제 시판 의약품에도 기술을 적용했다. 항암제인 비스모데깁과 아비라테론 아세테이트, 소염진통제 에토리콕시브를 대상으로 기존 약물의 복잡한 골격은 유지하면서 피리딘의 질소 위치만 바꾼 새로운 후보 분자를 합성했다.
 연구진은 또 같은 출발 물질을 사용하더라도 용매에 따라 서로 다른 위치 이성질체가 만들어지는 비율이 달라진다는 사실도 확인했다. 계산화학 분석 결과 용매에 따라 반응 과정에서 필요한 에너지 장벽이 달라지는 것이 원인으로 나타났다.
 홍승우 IBS 단장 직무대행은 “기존 방식에서 벗어나 핵심 골격 안의 원자 위치 자체를 바꿔보자는 발상의 전환에서 출발한 연구”라며 “완성된 분자의 핵심 골격을 원자 수준에서 직접 편집해 물성과 약효 변화를 다각도로 탐색하고 신약 후보 물질의 발굴 범위를 획기적으로 넓히는 데 기여할 것”이라고 말했다.
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