JW중외제약 연구원이 AI 기반 신약 개발 통합 플랫폼을 시연하고 있다. JW중외제약 제공
JW중외제약 연구원이 AI 기반 신약 개발 통합 플랫폼을 시연하고 있다. JW중외제약 제공
JW중외제약이 고도화된 인공지능(AI) 플랫폼을 통해 혁신 신약(퍼스트인 클래스) 개발에 속도를 내고 있다. JW중외제약은 최근 AI 기반 신약 연구개발(R&D) 통합 플랫폼 ‘제이웨이브(JWave)’ 가동을 본격화했다. 제이웨이브는 JW중외제약이 자체 구축한 AI 신약 개발 플랫폼이다. 기존에 운영하던 빅데이터 기반 약물 탐색 시스템인 ‘주얼리’와 ‘클로버’를 통합하고, AI 모델의 적용 범위를 대폭 확장한 것이 특징이다.

신약 개발 전 주기 걸쳐 AI 활용

이 플랫폼은 JW중외제약 신약연구센터와 C&C신약연구소 연구진이 웹 포털 환경에서 AI 기술을 활용해 질병을 일으키는 단백질에 작용하는 유효 약물 탐색부터 선도물질 최적화를 한다. 신약 후보물질 발굴에 이르기까지 전 주기에 걸쳐 활용할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 신약 후보물질 발굴과 기존 약물의 새로운 적응증 발견 과정에서 비용을 절감하고 연구 기간을 단축할 수 있다.

제이웨이브는 자체 보유한 500여 종의 세포주, 오가노이드, 각종 질환 동물 모델의 유전체 정보와 4만여 개의 합성 화합물 등 방대한 생물·화학 정보 빅데이터를 AI 학습에 활용할 수 있다. 또한 적응증 탐색 및 최적화, 표적 단백질 구조, 약물 디자인, 약물의 활성 및 흡수 분포 대사 배설 독성 예측을 위한 20여 개의 자체 개발 AI 모델을 적용하고 있다.

특히 JW중외제약은 내부 서버에서 가동 중인 제이웨이브를 올해 안에 공공 클라우드 환경으로 전환할 계획이다. 대용량 유전체 데이터 분석과 AI 모델 학습 시간을 크게 단축할 뿐만 아니라 자체 개발 신약 과제의 개발 타임라인에도 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.

AI 통한 혁신 신약 개발 가속도

그동안 JW중외제약은 자체 기술력으로 구축한 데이터 사이언스 플랫폼 ‘주얼리’와 ‘클로버’를 통해 혁신 신약을 개발해 왔다. 주얼리는 윈트(Wnt) 신호전달(세포의 증식과 이동, 분화 및 암을 포함한 다양한 질병에 관여) 경로의 활성 또는 저해 약물을 발굴하는 플랫폼이다. 각종 질환 관련 세포주뿐만 아니라 동물 모델에서 채취한 조직의 유전체 데이터베이스, 2만7000여 종의 화합물 라이브러리, 윈트 신호 조절 약물 스크리닝계 등으로 구성돼 있다. 윈트 신호전달경로에 작용하는 약물 평가와 기전 연구 등이 가능하다.

클로버는 JW중외제약의 연구법인 자회사 C&C신약연구소의 R&D 플랫폼이다. STAT(세포의 발달, 분화, 성장 등 다양한 유전자 발현을 조절하는 단백질) 활성 조절 약물 평가 및 기전 연구에 강점이 있다. 암환자에게 유래한 세포주를 비롯해 다양한 면역질환 모델 기반의 빅데이터 플랫폼이다. C&C신약연구소가 자체 개발한 화학 분자 모델링 개발 프로그램 등이 포함돼 있다.

혁신 신약 후보물질 국가과제 선정

JW중외제약은 주얼리와 클로버를 통해 혁신 신약 후보물질인 윈트 표적 탈모치료제 ‘JW0061’, STAT3 표적 항암제 ‘JW2286’ 등을 발굴했다. JW2286은 지난 6월 국내 임상 1상 시험계획(IND)을 승인받았다. 이외에도 10여 개의 선도물질에 대한 최적화 연구를 진행하고 있으며, 유효물질을 지속적으로 창출하고 있다.

혁신 신약 파이프라인은 국가신약개발사업으로 선정되기도 했다. 2021년 STAT3 표적 아토피 피부염 치료제의 선도물질 최적화 연구, 2022년 STAT3 표적 항암제 JW2286의 비임상 연구, 2023년 윈트 표적 탈모치료제 JW0061 비임상 연구, STAT5·STAT3 이중 표적 급성골수성백혈병 치료제의 선도물질 최적화 연구가 각각 국책 과제로 선정됐다. 최근 표준치료제에 대한 불응성·저항성 전립선암 치료제 개발 연구가 ‘2024년도 1차 국가신약개발사업 신약 R&D 생태계 구축 연구 사업’의 지원 과제로 선정됐다.

앞으로도 JW중외제약은 제이웨이브를 활용해 혁신 신약 후보물질을 지속 창출할 계획이다. 특히 새로운 모달리티(치료접근법) 확장 차원에서 외부 바이오기업 및 연구기관과의 오픈 이노베이션을 적극 추진한다는 계획이다. 이 같은 계획의 일환으로 보건복지부와 과학기술정보통신부가 공동 추진하는 연합학습 기반 신약 개발 가속화 프로젝트인 ‘K-멜로디’ 사업에 참여해 국내 산·학·연·병과 공동으로 AI 모델을 개발할 예정이다.

김유림 기자 youforest@hankyung.com