LG의 AI 도전…단백질 구조 예측으로 신약개발 나서

▲배경훈 LG AI연구원장(사진 왼쪽)과 백민경 서울대 교수(사진 오른쪽)가 AI와 Bio의 융합 연구를 위한 협약을 맺고 기념촬영을 하고 있다. 사진=(주)LG

AI를 활용한 신약 개발이 기존 방식보다 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 혁신으로 주목받는 가운데, LG가 차세대 단백질 구조 예측 AI 개발에 뛰어들었다.

LG AI연구원은 5일 서울 강서구 마곡 LG사이언스파크에서 백민경 서울대 생명과학부 교수와 '차세대 단백질 구조 예측 AI' 개발을 위한 공동 연구 계약을 체결했다.

이번 연구의 핵심은 사람 몸속에서 환경과 화학적 변화에 따라 다양한 상태로 존재하는 단백질의 구조를 예측하는 기술이다. 단백질은 인체의 모든 활동에 관여하는 대표 생체 분자 물질로, 질병의 원인을 알아내고 신약과 치료제를 개발하는 전 과정에서 필수적인 요소다.

글로벌 기업들도 단백질 예측 AI 기술 개발에 힘쓰고 있지만, 아직은 단일 단백질 구조를 예측하고 설계하는 단계에 머물러 있다. 다양한 상태의 단백질 구조를 예측하는 기술은 여전히 해결해야 할 과제로 남아있다.

백민경 교수는 지난해 노벨 화학상을 받은 데이비드 베이커 미국 워싱턴대학교 교수와 함께 '로제타폴드' 개발에 참여한 단백질 구조 예측 분야의 세계적 권위자다.

이순영 LG AI연구원 바이오지능랩장은 “알츠하이머 같은 난치병의 비밀이 단백질 구조에 숨어 있다"며 “단백질 다중 상태 구조 예측 AI로 질병의 메커니즘을 이해하고 새로운 치료제를 개발하는 데 획기적인 진전을 이룰 것"이라고 말했다.

LG는 이번 연구가 미국 잭슨랩과 진행 중인 알츠하이머 인자 발굴 및 신약 개발 속도도 높일 것으로 기대하고 있다. LG AI연구원은 지난해 초부터 세계적 유전체 비영리 연구기관인 잭슨랩과 알츠하이머와 암의 진단·치료용 예측 AI 기술을 공동 연구하고 있다.

구광모 ㈜LG 대표는 올해 신년사에서 “난치병을 치료하는 혁신 신약으로 사랑하는 사람들과 더 오래 함께할 수 있는 미래에 도전할 것"이라며 바이오 사업 육성 의지를 밝혔다.

한편 AI는 신약 개발 효율성을 높이고 성공 가능성을 향상시키는 데 기여할 것으로 전망되는 기술이다.

AI는 질병과 관련된 생물학적 표적(질병 치료 핵심 목표)을 식별하는 단계에서 유전체·단백질체·임상 데이터 등을 분석해 질병과 관련된 가능성 있는 새로운 표적을 발굴하는 데 활용이 가능하다.

또 자연어 처리 기술로 과학 논문이나 특허, 임상 시험 결과 등 방대한 문헌 데이터를 분석해 질병 메커니즘 관련 정보를 찾아낸다.

이어 후보 물질 발굴 단계에선 AI가 수백만 개의 화합물 데이터베이스를 스크리닝해 표적에 결합할 가능성이 높은 물질을 예측한다.

전임상 시험에선 세포·동물 모델을 이용한 효능·안전성·약물 동태 평가에도 AI가 활용된다. 임상 시험에선 환자 모집과 분류, 치료 효과 예측, 부작용 모니터링 등에 AI가 쓰인다.

AI 신약 개발의 장점은 시간 단축과 비용 절감이다. AI는 데이터 분석과 예측으로 후보 물질 발굴, 전임상·임상 시험 기간을 단축하고 실험 횟수를 줄여 전체 신약 개발 비용을 줄일 수 있다. 데이터 기반 의사 결정으로 신약 개발 성공률도 높일 수 있다.

AI는 기존 방식으론 발견하기 어려웠던 새로운 표적과 약물을 발굴하고, 환자 데이터를 분석해 맞춤형 치료 전략도 개발할 수 있다는 게 업계의 설명이다.

강현창 기자 khc@ekn.kr