일반적으로 1년 이상 걸리는 신약개발 초기단계인 '선도물질 도출'(Hit to lead)에 인공지능(AI)을 활용해 10주로 시간이 단축됐다.

28일 고려대는 강재우 컴퓨터학과 교수팀이 AI 기술을 활용해 중증 신경질환 치료제 선도물질을 10주 만에 도출했다고 밝혔다. 앞서 강 교수팀은 신약개발 바이오벤처 '엘마이토 테라퓨틱스'와 올해 2월 공동연구협약을 맺고 치료제 개발에 집중해왔다.

선도 물질 도출은 신약개발 초기에 효능이 있을 거라 생각되는 물질들의 구조적 유사성을 찾아 후보를 좁혀나가는 과정이다.

강 교수 연구팀은 자체적으로 만든 AI 신약개발 플랫폼을 이용해 상위 50개 약물을 도출했다. 엘마이토 테라퓨틱스는 이중 물질의 특성 등을 예측해 23개 약물을 선별했다.

이 가운데 11개에 대해서 양철수 한양대 분자생명과학과 교수팀이 세포실험을 진행한 결과, 11개 모두 효과가 확인됐다. 그중 2개의 약물은 매우 낮은 농도(나노몰) 수준에서도 높은 활성이 나타났다.

통상적으로 치료대상인 이상 단백질 등 표적이 확인된 후, 선도물질 도출까지는 약 1~2년 정도 소요된다. 이번 연구결과는 AI를 활용해 10주로 단축에 성공한 사례로 그 의미가 있다.

총 10주의 기간 중 AI가 약물을 도출하는데 2주가 걸렸고 약물을 준비하고 세포 수준에서 약물 활성 결과를 확인하는데 나머지 8주가 소요됐다.

연구팀의 AI 플랫폼은 전통적인 표적 중심의 신약개발에서 벗어나 세포 내 유전자 수준에서 약물 효과를 예측하도록 학습됐다. 유전자 차원에서 접근해 질병에 걸린 세포 내 유전자 발현 패턴을 정상 세포 내 유전자 발현 패턴으로 유도하는 약물을 찾을 수 있도록 설계한 것이다. 그 결과 세포 수준에서도 활성을 갖는 약물을 높은 정확도로 찾을 수 있게 됐다.

강 교수는 "지난 4년간 국제대회를 통해 공인받은 기술들을 묶은 AI 신약개발 플랫폼이 이번 성공 사례를 통해 어느 정도 검증이 됐다"며 "추후 엘마이토 테라퓨틱스의 후보물질 최적화 기술과 시너지를 발휘해 중증 신경질환에 성공적인 신약을 개발할 수 있을 것"이라고 기대했다.