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"AI가 새로운 항암 치료제 찾았다"

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"AI가 새로운 항암 치료제 찾았다"

KAIST, 약물 가상 스크리닝 통해 신규 항암 치료제 개발

약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 로미타피드 항암효능 개발 인포그래픽. 사진=KAIST이미지 확대보기
약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 로미타피드 항암효능 개발 인포그래픽. 사진=KAIST
국내 연구진이 AI를 활용해 새로운 항암 치료제 개발에 성공했다. KAIST는 김세윤 생명과학과 교수 연구팀이 '약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 신규 항암 치료제 개발'에 성공했다고 12일 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 '세포 사멸과 질병(Cell Death & Disease)'에 7월 12일자 온라인 게재됐다.

'엠토르(mTOR)'라고 알려진 신호전달 단백질은 많은 암세포에서 활성이 비정상적으로 높아져 있으며 암과 당뇨, 염증 및 노화와 같은 다양한 질병에서 핵심적인 역할을 한다.

김세윤 교수 연구팀은 단백질의 3차원적 구조를 활용해 화합물과 표적 단백질 사이의 물리적 상호작용을 모델링하는 유효 결합 판별 기술에 기반한 약물 재창출 전략으로 엠토르 억제성 항암제 개발 연구를 수행했다. 약물 재창출은 이미 안전성이 검증된 FDA 승인 약물 또는 임상 진행 중인 약물군을 대상으로 새로운 적응증을 찾는 신약 개발 방식이다.

연구팀은 FDA 승인 약물 또는 임상 시험 중인 약물에 기반한 데이터베이스를 통해 3391종의 약물 라이브러리를 활용했다. 라이브러리의 모든 약물을 실험적으로 검증하기에는 연구비용과 시간이 많이 소요되므로, 3차 구조 모델링을 통한 유효 결합 판별 기술을 적용해 엠토르 활성 저해능력을 보이는 약물만 신속하게 스크리닝했다.

연구팀은 엠토르 단백질의 활성을 담당하는 효소 활성부위의 3차 구조 분석과 인공지능 기반 유효 결합 판별 기술을 도입해 후보 물질 발굴의 정확도와 예측도를 높이는 데 성공했다. 그리고 3차 구조를 타깃으로 약물 결합 분석 모듈을 도입해 가상 스크리닝의 정확도와 예측도를 높이는 데 성공했다.

KAIST 생명과학과 이보아 박사, 박승주 박사는 현재 가족성 고콜레스테롤혈증 치료제로서 임상에서 판매, 활용되고 있는 로미타피드 약물의 엠토르 활성 억제 가능성을 예측했다. 연구팀은 생화학적 및 세포 생물학적 분석을 통해 로미타피드에 의한 엠토르 효소활성의 억제효능을 검증하는 데 성공했다.

대장암, 피부암 등의 암세포에 로미타피드를 처리할 경우 암세포의 엠토르 활성이 효과적으로 억제되고 이후 과도한 자가포식이 유도됨으로써 암세포 사멸효과가 발생함을 다각적으로 확인해 로미타피드의 항암 효능을 확립했다.

또 대장암 환자로부터 유래한 암 오가노이드에 로미타피드를 처리할 경우 기존의 화학 항암 치료제 대비 우수한 암세포 사멸 능력을 보였다. 최근 차세대 고형암 치료용 항암 전략으로 주목받고 있는 면역관문억제제와 로미티피드를 병행할 경우 면역관문억제제의 단독 처리 대비 비약적으로 개선된 시너지 항암효과를 나타냄을 동물모델 연구를 통해 검증하는 데 성공했다.

이러한 연구성과는 벤처창업으로 연계돼 이보아 박사, 박승주 박사, 이슬기 박사는 인공지능 기반 신약개발 전문기업 에아스텍을 공동창업했으며 중소벤처기업부 팁스(TIPS) 창업지원 프로그램에 선정되는 등 활발한 연구개발을 수행하고 있다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 선도연구센터, 창의도전연구사업 및 KAIX 포스트닥펠로사업의 지원을 받아 수행됐다.


여용준 글로벌이코노믹 기자 dd0930@g-enews.com