[한스경제=이승훈 기자] 최근 제약사와 대형 병원들이 IT서비스 기업들과 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드, 3D 프린팅 등 4차 산업 기술을 활용해 신약개발에 나서고 있다. 신약개발 기간 및 비용을 줄이고 바이오 혁신 성공 가능성을 높일 전망이다. 

31일 시장조사기관 글로벌 마켓인사이트에 따르면 인공지능을 활용한 신약 개발시장 규모는 연평균 40% 이상 성장하고 있으며 오는 2024년 40억 달러(약 4조8000억원)에 이를 전망이다. 

신약 연구개발에 인공지능을 도입하면 실패할 가능성이 있는 신약 후보물질을 효과적으로 선별해 시간과 비용의 단축을 앞당길 수 있다는 분석이다. 

이미 화이자, 노바티스, 사노피 등 다국적 제약사들도 인공지능 기술을 보유한 스타트업들과 협업을 통해 신약 후보물질 발굴과 신약 개발을 활발히 진행 중이다. 

업계 관계자는 “AI 및 빅데이터 등을 활용한 연구를 통해 신약후보물질 발굴 초기단계의 시행착오를 줄여 약물 개발시간을 단축시키고 비용을 절감할 것으로 보인다”고 말했다. 

국내 대형병원과 제약사들도 신기술 기반의 신약 개발에 한창이다. 가천대 길병원은 최근 SK C&C와 협업을 통해 AI 기반 신약 개발에 나섰다. 

길병원과 SK C&C는 AI가 대사성질환 신약 개발 ‘타겟(질환을 유발하는 인자) 발굴’을 도와주는 ‘AI 타겟 발굴 서비스’를 개발한다고 지난 25일 밝혔다.

이 연구활동에 AI·빅데이터·클라우드 기술이 적용된다. 신약은 타겟 발굴, 후보 물질 도출, 비임상·임상시험, 신약 허가 등의 단계를 거쳐 개발된다. 

이번에 개발되는 서비스는 신약 개발의 첫 단계로 질환을 유발하는 유전자, 단백질 등의 타겟을 AI로 발굴하고 검증한다. 질병을 유발하는 유전자나 단백질을 찾아내서 이들의 역할을 검증해 이를 표적하는 신약 후보 물질을 발굴할 수 있도록 하는 것이다.

양사는 글로벌 신약 연구 분야에서 관심이 높은 당뇨병, 비만, 지방간, 이상지혈증 등의 대사성질환 타겟 후보 발굴 및 검증 서비스를 우선 개발한다. 

보령제약도 지난 6월 AI 딥러닝 기반 신약개발 전문기업인 ‘파미노젠’과 신약개발 공동연구 협약을 체결했다. 

보령제약은 파미노젠이 보유한 딥러닝 기반 플랫폼을 활용해 타겟 단백질에 대한 새로운 화학구조 발굴 및 약물 최적화 작업을 거쳐 다양한 신약 후보물질을 도출할 계획이다.

특히 파미노젠이 보유하고 있는 약 200억건의 화합물 구조 및 약 16만건의 약물표적 단백질에 대한 빅데이터를 활용해 신약후보물질의 물성 및 독성예측을 통한 약물 최적화 연구를 보다 효율적으로 진행할 것으로 예상된다.

JW중외제약은 삼성서울병원과 지난 6월 보건의료 빅데이터를 활용한 신약개발을 위해 연구 협력 업무협약을 체결했다. 

이번 공동연구 프로젝트는 암, 면역질환, 재생의학 분야에서 맞춤형 정밀의학을 실현하는 혁신 신약 개발을 목표로 하고 있다. 

JW중외제약은 자체 발굴한 탐색에서 전임상 단계 신약후보물질을 임상 단계까지 발전시킬 계획이다. 

이를 위해 삼성서울병원의 핵심연구시설인 정밀의학 혁신연구소, 빅데이터 연구센터, 줄기세포 재생의학연구소 등과 협력한다.

3D 프린팅을 활용한 신약개발도 눈길을 끈다.

HK이노엔(구 CJ헬스케어)은 3D 프린터로 구현된 인공피부를 활용해 피부질환 신약 개발에 나섰다. 

3D 프린팅 인공피부 기술은 최근 동물실험을 대체할 기술로 떠오르고 있다. 

본격적인 연구를 위해 HK이노엔은 티앤알바이오팹과 지난 25일 '3D 바이오프린팅 인공피부를 활용한 약물 및 기능성 소재 평가'에 대한 연구개발 협력 양해각서를 체결했다.

이번 협약으로 티앤알바이오팹은 HK이노엔의 요구에 부합하는 3D 프린팅 인공피부를 개발하고, HK이노엔은 현재 개발 중인 자가면역질환 및 피부질환 신약 물질들을 3D 인공피부에 적용해 효능을 검증할 계획이다.

티앤알바이오팹의 3D 프린팅 인공피부는 실제 피부와 유사한 구조와 기능을 3D 프린터로 구현한 것으로 피부 탄력성, 노화지표 측정 및 단백질 발현 확인이 가능하다.

이승훈 기자 hoon7@sporbiz.co.kr