최근 생명 과학의 진전과 함께 사람의 면역 메카니즘의 해명이 속속 진행되며 면역을 이용한 새로운 암 치료법이 실현되고 있지만, 그 과정은 오랜 시간과 막대한 비용이 드는 것이 과제다. 또한 신약 개발 과정의 핵심은 얼마나 유효한 개발 후보물질을 선정하는지에 달려있으며, 수천 수만 개의 검체 중 신약이 될 가능성이 높은 물질을 찾아내기 위해서는 간편하고 신속한 검색법은 필수적이다.
예를 들어, 면역 기능을 이용한 치료법의 하나로 '암을 공격하는 면역'을 활성화하는 암 치료용 펩티드(Peptide, 다양한 아미노산이 몇개~수십개 정도 결합한 분자) 백신의 연구가 진행되고 있다. 그러나 암 치료용 펩티드 백신 개발과 실용화에는 약 5,000억 가지의 아미노산 서열 중에서 면역을 활성화하는 펩티드를 발견할 필요가 있다.
사람은 각기 다른 백혈구(HLA)틀에 대해서 범용적으로 적합한 펩티드와 펩티드의 효과를 촉진하는 면역 보조제(면역 기능을 증강시킬 목적으로 펩티드와 조합하고 투여되는 면역 활성화를 위한 보조제)을 발견하고 또 이들을 이용한 비임상 시험, 임상 시험을 실시하는 등 오랜 시간과 막대한 비용이 드는 것이다.
특히, 바이오제약 R&D는 신약후보 탐색(Discovery), 개발(Development), 허가(Approval)의 프로세스로 진행된다. 최근 글로벌 제약회사들은 천문학적으로 치솟고 있는 R&D 비용을 줄이기 위해 인공지능(AI) 기반의 바이오회사들과 협력을 늘리고 있고 가시적인 결과 들이 속속 발표되고 있다.
이처럼 그 중 가장 중요한 바이오 신약개발은 전문기업, 관련 대학이나 연구소가 찾은 신약후보 물질을 일정 수준까지 개발한 뒤 제약사로 넘겨주는 브릿지 역할을 하는데, 우리나라는 이 분야가 특히 취약한 가운데 국내기업인 유전체 빅데이터 기반 인공지능(AI)기업 신테카바이오(CEO 김태순 Syntekabio Inc. 이하 신데카)가 주목을 받고 있다.
신테카는 한국전자통신연구원 (ETRI)의 연구소 기업으로 유전체 빅데이터와 연구원들이 직접 실험을 통해 하던 작업을 디지털화된 데이터를 바탕으로 컴퓨터만으로도 할 수 있는 인실리코 기술을 접목하여 신경계약물의 환자계층화 연구를 진행하고 있으며, 최근 유전체 빅데이터 기반 인공지능 딥러닝 기술를 활용하여 승인 받은 약물 또는 신약 후보 물질의 새로운 적응증 발견 및 바이오마커 발굴 솔루션과 항암 신약 후보 물질 도출 모델을 개발하기도 했다.
또한 신테카는 인공지능의 딥러닝(deep learning) 기술을 적용한 항암효과 예측모델을 자체 개발했으며, 자사가 보유한 슈퍼컴퓨터 시스템으로 하루 최대 2천만 개의 후보물질을 800개의 가상 세포주에 적용해 어느 암에 효과가 있을지 예측할 수 있다. 여기에 신데카의 기술로 목표로 하는 단백질에 반응성이 높은 선도물질을 도출하거나 최적화 시킬 수 있다.
이 가운데 13일 CJ헬스케어(이하 CJ)는 신테카바이오와 인공지능 모델을 활용한 신약개발을 시작한다고 발표했다. 양사가 추진하는 프로젝트는 면역항암제 개발로, 면역항암제는 내성이 생기면 효과가 급격히 떨어지는 표적항암제와 달리 환자의 면역체계를 활용하기 때문에 적용환자도 많고 환자의 생존기간이 길다는 장점이 있다.
이번 양사의 공동연구에서는 인공지능 기술을 활용해 가상탐색 및 선도물질 찾기(Lead Compounds discovery) 등 약물 개발의 초기단계를 신테카바이오가 맡고 임상시험 및 상용화는 CJ가 담당할 예정이다. 신약개발에 있어 후보물질의 최적화까지의 단계에 전체 개발비용의 약 40% 정도가 소요되기에 인공지능 기술의 활용은 획기적인 비용절감과 개발기간 단축을 가져 올 수 있을 것으로 보인다.
매출액과 R&D 규모가 상대적으로 작지만 최고의 IT기술력을 가진 한국에서 오픈 이노베이션 전략은 어느 때 보다도 필요한 시기이다. 혁신은 기술 뿐 아니라 기존 기술의 융합에서도 빈번히 일어났다. 누가 먼저 상상하느냐가 아닌 누가 먼저 도전하고 실행하느냐의 문제다. 전 세계적인 인공지능 수요 열풍 속에 자국 기업들의 협력을 통한 경쟁력 확보는 바이오에서 미래 먹거리를 찾으려는 정부의 혁신 드라이브와도 궤를 같이 하는 역할 모델이 될 수 있을 것이다.
한편 글로벌 시장조사기관 GBI 리서치에 따르면 세계 면역항암제 시장이 지난 2015년 169 억 달러(약 18조 3천7백억원)에서 오는 2022년 758 억 달러(약 82조 4천억원)로 연평균 성장률(CAGR) 23.9 %의 높은 성장이 예상된다고 전망했다. 또 이 분야는 정부가 지난해 대한민국 미래를 책임질 9대 국가전략 프로젝트 선정된 정밀의료 중에서도 유망한 영역이지만 신약개발에 소요되는 시간과 천문학적인 비용이 소요되는 만큼, 이번 인공지능을 접목한 바이오 R&D 분야가 새로운 성장 동력에 밑거름이 될 것으로 기대된다.
