K-제약·바이오, AI 기술로 '날개' 단다

[아이뉴스24 정승필 기자] 제약·바이오 기업들이 AI 기술을 잇달아 도입하며 신약 개발 및 후보물질 발굴 등에 적극적으로 활용하고 있다. 이를 통해 개발 시간과 비용을 절감하는 효과를 기대하고 있다.

6일 제약·바이오 업계에 따르면 SK바이오사이언스는 최근 국내 최초로 백신 연구개발(R&D) 영역에 인공지능(AI) 기술을 도입하는 등 디지털 혁신에 박차를 가하고 있다.

SK바이오사이언스가 도입한 AI 기술은 SK디스커버리 그룹 내의 디지털 트랜스포메이션(Digital transformation) 전담 조직인 DX랩과 함께 약 1년 반을 걸쳐 개발에 성공한 시스템이다. 기술명은 'ADO(AI based Design space Optimization system)'다.

ADO는 백신 공정 실험설계(DOE) 과정에 있어 데이터를 분석하고 성공 가능성을 관측한다. 지난 5월 최종 기술검증(POC)을 거친 뒤 본격적으로 실무에 투입돼 다양한 DOE 데이터를 구축 중인 것으로 전해졌다.

구체적으로 ADO는 R&D 인력이 직접 분석하기 어려운 변수들을 예측함으로써 진행해야 하는 실험 횟수를 줄여주는 등 시간을 단축하고 연구 비용을 절감시킨다. 실제 단백 접합 개발 공정에 도입해본 결과, 실험 시간이 3분의 1 수준으로 줄어들었다는 것이 회사 측의 설명이다.

앞서 단백 접합 개발 공정은 백신의 효능과 안전성 등 검증을 위해 여러 단계로 이뤄진다. 각 단계에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 파악해야 하는 까다로움이 있어 공정 최적화가 상당히 어렵다.

따라서 회사는 ADO를 통해 사전에 변수를 예측 가능한 범위로 통제하고 기존의 공정 한계를 획기적으로 개선하게 된 것이다. SK바이오사이언스 관계자는 "향후 ADO를 단백 접합 공정 외 생산 공정에도 정착시킬 경우, 기간은 물론 백신 생산율도 향상할 수 있을 것"이라며 "호주에서 돌입할 21가 폐렴구균 백신 임상 3상에도 일부 적용할 것"이라고 말했다.

JW중외제약의 경우, 지난 5월 AI 신약 개발 벤처기업 온코크로스와 AI 기술 기반의 신약 개발을 위한 공동연구 계약을 체결했다. 온코크로스는 '랩터(RAPTOR) AI'이라 불리는 기술을 보유한 기업이다. 이 기술은 신약후보물질이나 기존에 개발된 약물에 대한 최적의 적응증을 식별한다.

랩터 AI도 ADO와 비슷하게 시간과 비용을 단축하는 장점이 있다. 전통적인 후보물질 발굴 방식보다 높은 정확도와 낮은 비용으로 빠르게 결과를 도출할 수 있는 것으로 알려졌다. JW중외제약은 자사가 개발 중인 항암, 재생의학 분야 파이프라인의 신규 적응증을 탐색하고 개발 가능성을 검증할 계획이다.

특히 JW중외제약 자체적으로는 AI 기반 R&D 플랫폼인 '클로버(CLOVER)'로 신약 개발을 추진 중이기도 하다. 회사는 전립선암 치료제를 연구 중인데, 이 치료제가 최근 '2024년 1차 국가신약개발사업 신약 R&D 생태계 구축 연구사업' 지원 과제로 선정됐다. 해당 사업에 선정 될 수 있었던 데에는 자회사인 C&C연구소의 역할이 컸기 때문이다.

C&C연구소는 클로버를 활용해 항암, 재생의학 분야의 신약후보물질을 계속 창출하고 있다. 이외에도 표적 탈모치료제 후보물질인 'JW0061'와 통풍치료제 후보물질 'URC102' 를 발굴하는 등 다양한 분야에 발을 넓혀가고 있다.

대웅제약 역시 올해 초 AI 신약 개발 시스템인 '데이지(DAISY)'를 구축했다. 데이지는 신약 개발에 즉각 활용할 수 있는 주요 화합물 8억 종의 분자 모델을 데이터베이스(DB)로 만들어, 이를 재료로써 후보물질을 발굴한다.

또한 회사는 적극적인 데이지의 DB 활용을 위해 'AIVS(AI baed Virtual Screening)' 툴을 개발했다. 연구원들은 툴에 접속해 신규 화합 물질을 발굴하고 약물성까지 빠르게 파악할 수 있다.

대웅제약에 따르면 데이지 도입 전에는 활성물질을 발굴하고 최적화 단계를 거쳐 특허까지 걸리는 시간은 짧게는 1년, 길게는 2년이었다. 그러나 도입 후에는 활성물질을 최적화 단계까지 돌입시키는 데에만 2달 정도 소요됐고, 특허까지는 6개월이 걸렸다는 것이 회사 측의 설명이다.

제약바이오 업계 관계자는 "AI 기술을 활용한 신약 개발은 실험 기간을 크게 단축할 수 있어 이들 회사 외에도 투자, 개발이 활발하다"면서도 "기업들이 AI 기술 개발뿐만 아니라 이를 전문적으로 활용할 수 있는 인력을 육성한다면 신약 개발 속도가 더욱 빨라질 수 있다고 본다"고 말했다.

한편, 한국제약바이오협회는 AI 신약 개발 분야의 활성화를 위해 관련 전문가들을 섭외해 'AI 신약 개발 융합인재 양성 프로그램'을 운영할 예정이다.