"27개월 내 10개 약물 개발" 프로티나, AI 신약 개발 주도

프로티나(468530)는 보건복지부가 주관하는 ‘인공지능(AI) 모델을 활용한 항체 바이오의약품 개발 및 실증’ 국책과제 연구개발 기관으로 최종 선정됐다고 5일 밝혔다. 이번 과제는 프로티나가 주관하며 삼성바이오에피스와 항체 설계 AI 분야의 세계적 석학인 백민경 서울대 교수 연구팀이 공동 연구개발 기관으로 참여한다.

컨소시엄은 2027년 말까지 27개월(2년 3개월) 내에 AI로 설계한 10개 항체 신약 후보물질을 개발해야 한다. 그 중 3개 후보물질은 비임상 단계까지, 1개 후보물질은 1상 임상시험계획(IND) 신청까지 완료하는 것이 목표다.

전통적인 항체 신약 개발에는 평균 3조 원에 달하는 막대한 비용과 오랜 시간이 소요된다. 초기 개발 단계의 성공률이 매우 낮은 것도 특징이다. 최근 AI 기술이 도입되고 있지만 설계 성공 확률은 1% 미만에 그치고, 대규모 실험 검증 과정에서 발생하는 병목 현상으로 인해 개발 기간 단축에 한계가 있었다.

프로티나, 삼성바이오에피스, 서울대 컨소시엄은 이러한 한계를 극복하기 위해 신약 개발로 이어지는 단절 없는(seamless) 개발 플랫폼을 구축했다. 이를 바탕으로 항체 신약 개발 패러다임을 전환하고 글로벌 기술 경쟁에서 우위를 확보하겠다는 전략이다.

프로티나에 따르면 이번 과제의 핵심 동력은 프로티나와 서울대가 공동 개발한 세계 최고 수준의 항체 설계 AI ‘AbGPT-3D’와 이를 뒷받침하는 프로티나의 초고속 대량 항체 개량 및 성능 측정 플랫폼 ‘SPID(Single-Protein Interaction Detection)’다.

AbGPT-3D는 △주어진 항원에 정밀하게 결합하는 항체 구조 설계 △설계된 구조에 최적화된 서열 생성 △설계된 항체의 개발 가능성 종합 평가 등 세 가지 AI 모듈로 구성된다.

SPID 플랫폼은 AI 설계 이후 수개월이 소요되던 검증 과정을 2주로 단축하고 매주 5000개 이상의 항체 서열을 동시에 분석할 수 있게 해준다. 또 정제되지 않은 극소량의 시료만으로도 △결합력 △생산성 △열 안정성 △응집성 등 7가지 핵심 개발 가능성 지표를 한 번에 정량 측정할 수 있다.

삼성바이오에피스는 컨소시엄이 발굴한 항체 후보물질을 실제 임상시험이 가능한 바이오의약품으로 완성하는 과정을 책임지게 된다. 최신 자동화 장비를 활용해 높은 생산성과 안정성을 갖춘 세포주를 신속히 개발하고, 배양 및 정제 공정을 최적화하며, 임상 시료 생산을 위한 대규모 생산(CMC) 공정까지 확립한다. 이후에는 비임상 독성시험부터 최종 IND 신청까지 절차를 총괄한다.

프로티나와 삼성바이오에피스는 1년간 긴밀한 협력으로 다각적인 공동 연구 체계를 구축했다. 프로티나 관계자는 “공동 연구 체계를 기반으로 기존 기술로는 불가능했던 도전적인 목표를 27개월 내 달성할 것”이라며 “이번 프로젝트로 항체 바이오의약품 개발 과정에 AI 설계 기술을 본격 도입하고 글로벌 AI 기반 항체신약 개발의 실증 사례를 제시할 예정”이라고 밝혔다.

구체적인 목표는 △바이오베터 및 이중항체를 포함한 항체 후보물질 10종 확보 △물질특허 10건 출원 △3종 후보물질의 비임상시험 완료 △1종 후보물질의 임상 1상 IND 신청 또는 기술이전 달성 등이다. 컨소시엄이 개발에 성공한 항체후보물질은 삼성바이오에피스가 임상 및 사업화를 주도하고 프로티나는 이에 따른 마일스톤과 로열티를 지급받는다.

특히 컨소시엄은 단순한 신약 후보 발굴을 넘어 블록버스터 의약품의 성능을 능가하는 계열 내 최고신약(Best-in-Class) 바이오베터 개발을 지향한다. 검증된 시장에 진입해 개발 리스크를 낮추는 동시에 기존 치료제의 한계를 극복해 높은 시장 가치를 창출하는 전략이다.

이는 삼성전자에서 미래 과학기술 육성을 위해 운영하는 삼성미래기술육성재단의 지원 성과이기도 하다. 윤태영 프로티나 대표는 2014년부터 2018년까지 5년간 재단의 지원을 받아 고속 항체 스크리닝 플랫폼 기술의 기초를 다졌다.

윤 대표는 “이번 국책과제 선정은 프로티나의 SPID 플랫폼, 서울대의 AI 기술, 삼성바이오에피스의 글로벌 개발 역량이 결합해 국내를 넘어 세계적 AI 신약 개발의 새 역사를 쓰는 출발점이 될 것”이라며 “27개월이라는 도전적 기간 내 10개의 항체 신약 후보를 개발하고 IND 신청까지 달성해 플랫폼 기술의 혁신성을 입증하고 환자들에게 더 나은 치료 옵션을 제공하는 데 기여하겠다”고 말했다.

김윤철 삼성바이오에피스 상무는 “이번 국책과제 선정은 바이오시밀러 개발로 축적해온 ‘공정 최적화 프로세스’를 인정받는 계기가 됐다”며 “항체 설계 AI 및 분석 플랫폼으로 후보물질을 발굴해 미충족 수요를 해결해 나갈 예정”이라고 했다.