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PharmCADD is developing a COVID-19 vaccine with AI-based drug discovery platform technology

“인공지능 기술을 활용한 신약개발 플랫폼 ‘파뮬레이터’에 대한 관심이 뜨겁습니다. 코로나19 백신도 개발하고 있습니다. 궁극적으로는 질병 치료에 필요한 최적의 약물을 발굴해 모든 질병을 정복하는 것이 꿈입니다.”

신약개발 과정에 AI(Artificial Intelligence·인공지능) 기술을 접목해 제약업계의 혁신을 주도하고 있는 우상욱(53·부경대 물리학과 교수) 팜캐드 대표의 말이다. 우 대표는 생물물리학을 20여년간 공부한 연세대학교 생화학 학사·미국 아이오와주립대학교 물리학 박사다.

‘팜캐드(PharmCADD)’는 제약(Pharmaceutical)에 컴퓨터설계(CADD)를 합친 뜻으로 지난해 3월 5일 부산 해운대구 센텀시티에 사무실을 연 AI 기술과 컴퓨터를 활용해 신약개발을 하는 기업이다.

우 대표는 생물 관련 논문의 동향이 AI와 관련된 정보로 변화하는 것을 체감하고 AI에 관심을 갖게 됐다. 그러던 중 지난 2018년 글로벌 단백질 구조예측 대회 ‘CASP’에 세계 최대 인터넷 검색 서비스 기업인 ‘구글’이 참여하면서 큰 화제가 됐다. 구글의 AI 전문 자회사 ‘딥마인드’가 단백질 구조예측 프로그램 ‘알파폴드’로 대회에 출전한 뒤 우승을 하며 대회가 유명해졌고 그때부터 우 대표는 AI를 활용한 신약개발 일을 하기로 마음먹었다.

팜캐드는 전통적인 신약 개발 단계 중 임상 전 단계까지의 일을 수행한다. 이 과정에서 성과를 확인하면 이후의 과정을 책임질 수 있는 좋은 기업과 파트너를 맺는다. 현재 다양한 기업과 대학교와 공동 협약을 체결해 신약 개발에 힘쓰고 있다.

우 대표는 “코로나19 바이러스는 RNA를 통해 만들어진다. RNA는 돌연변이가 심해 기존 방식으로는 치료가 어렵다. AI를 활용하면 RNA의 다양한 변수를 예측할 수 있다”고 말했다.

그는 “팜캐드는 코로나19에 항체 반응을 일으킬 수 있는 항원 단백질과 타깃 mRNA 시퀀스를 백신회사에 넘겨주는 작업을 마친 상태이며 코로나19 백신으로 만들어질 예정이다. 우리는 바이러스의 유전물질인 핵산을 직접 몸에 넣어주는 방식인 미국 제약회사 모더나의 방식을 택했다”고 설명했다.


팜캐드가 개발한 파뮬레이터는 AI 딥러닝 알고리즘·분자동역학·양자계산·네트워크 이론을 합친 핵심기술을 가진 신약개발 플랫폼이다. 16만여가지의 단백질 종류와 10만여개의 저분자화합물 정보가 탑재돼 있으며 단백질과 약물 후보의 상관관계를 분석해 기존 약물 후보를 찾는 방식보다 시간과 비용을 대폭 줄여준다.

우 대표는 “인간이 좋은 약물을 찾아내는 것에는 한계가 있다. 더 좋고 안전한 약물을 제시하기 위해선 AI가 꼭 필요하다”고 강조했다.

생물학자들은 인체 내 세포의 종류에 따라 수만~수십만개의 단백질이 만들어 진다고 예측하고 있다. 각 단백질이 고유의 정해진 3차구조를 정확히 만들어야 그 기능을 정확히 수행한다. 그러나 유전자 돌연변이나 기타 생물학적·화학적·환경적 요인에 의해 그 구조가 부정확하게 접히게 되면 알츠하이머·파킨슨병·광우병 등 다양한 질환의 원인이 된다.

우 대표는 “그동안 단백질 구조는 아미노산의 조립 방식이 복잡하고 여러 형태로 접힐 수 있어 규명이 어려웠다. 팜캐드는 파뮬레이터를 활용해 인간이 확인하기 힘든 단백질 구조를 AI를 활용해 학습시켜 이를 통해 단백질 구조를 파악해 질병 타깃 단백질에 가장 최적화된 신약 후보물질을 발굴한다”고 말했다.

전통적인 신약개발 과정은 평균 10~15년 정도 걸리며 조 단위가 넘는 금액이 투입된다. 홍콩 제약회사 인실리코 메디슨은 새 AI 시스템인 ‘GENTRL’를 활용해 섬유증 및 기타질환 치료를 위한 저해제 타깃 물질을 21일 안에 6개를 발굴해 화제가 됐다.

업계에서는 AI를 활용하면 기존 제약사가 수행하는 R&D 과정보다 10~15배 빠르게 약물을 발굴할 수 있다는 설명이다. 비용도 크게 절감된다. 업계에서는 기존 R&D 과정을 통한 약물 발굴에 수백만달러가 필요하지만 인실리코 메디슨의 기술을 활용하면 약물 발굴에 15만달러 정도가 필요하다고 하니 AI를 활용한 신약개발은 앞으로도 업계를 주도하는 혁신 기술이 될 수 있다고 전문가들은 예측하고 있다.

우 대표는 “팜캐드는 AI 관련 해외 과학자와 다양한 분야에서 모인 베테랑들이 끊임없이 토론하고 아이디어를 내는 협업의 장이다”며 “AI 분야는 전문가가 많지 않아 구인이 어렵다. AI를 활용한 신약개발에 관심이 많은 전문가가 팜캐드를 많이 찾아줬으면 좋겠다”고 말했다.

출처 : 일간리더스경제신문(http://www.leaders.kr)

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