AI 신약개발 플랫폼을 만드는 개발자가 의약품 후보물질을 발견, 설계, 합성, 검증하는 의약화학자라면 어떤 강점이 있을까.

심플렉스는 자체 개발한 Explainable AI (XAI) 플랫폼인 CEEK-CURE를 활용해 신약 후보물질을 발굴, 개발하고 있다. 직원 중 절반 이상이 의약화학 학위 보유자인 의약품 후보물질 발굴의 스페셜리스트 집단이다.

의약화학(Medicinal chemistry)은 약리 작용을 가지는 화합물을 발견하고, 원리에 기초해 후보 화합물을 설계하며, 합성하는 등 의약품 제조와 관련해 핵심적인 학문이다.

국내외 많은 AI 신약개발 플랫폼이 생겨나고 있지만, 의약화학자가 직접 플랫폼 개발부터 운영까지 전담한 회사는 드문 편이다.

히트뉴스는 최근 동아ST, SK케미칼, 삼진제약 등 국내 상위 제약기업들과 활발한 업무협약을 하고 있는 심플렉스의 조성진 대표를 만나 CEEK-CURE의 강점과 회사의 향후 계획을 이야기 했다.  

조성진 대표는 노스캐롤라이나 주립대학교에서 화학·생물학 학사를 전공하고, 약학대학에서 의약화학 박사를 취득했다. 그는 약 20년간 BMS, Amgen, CHDI 등 미국 제약사에서 근무하면서 신약 후보물질 도출에 있어서 당면할 수 있는 많은 문제들을 극복하기 위한 빅데이터의 효과적 활용 방안을 고민했다.

그는 다양한 프로그램을 개발한 경험을 토대로 빅데이터를 효과적으로 활용해 신약 개발의 비용과 시간을 절약할 수 있는 XAI 플랫폼을 10여년에 걸쳐 개발했으며, 이를 기반으로 2017년 심플렉스를 설립했다.

현재 회사 임직원은 11명으로, 절반 이상이 의약화학, 약학 등 신약후보물질 발굴에 특화된 전공 학위를 취득한 전문가들로 구성됐다. AI 플랫폼을 활용한 신약개발도 전문가가 만들면 다르다고 주장한 조 대표의 신념이 느껴졌다.

각 임직원들은 △Informatics △Research △Development △Operation 등 부서에 편재돼 플랫폼 관리 및 운영부터 신약 합성, 사업 개발 등 신약개발과 관련된 전반적인 업무를 수행하고 있다.  

회사는 2020년 약 50억원 규모의 Series A 투자를 유치한 이후, 본격적으로 신약 개발을 진행하기 위해 다수의 제약 회사와 공동 연구 계약을 체결했다. 

조 대표는 "작년 하반기 내·외부 연구개발을 진행하기 위해 합성 및 평가를 수행할 수 있는 Wet lab(실험 기반 연구실)이 구축돼 현재 20여건의 연구 과제를 진행 중"이라고 밝혔다.

조 대표에 따르면, 최근 심플렉스 주관으로 AI 정부과제 신규과제 지원 분야에서 최종 선정돼 동아ST와 연세대학교 암병원과 함께 혁신 폐암신약 후보물질을 발굴 중이며, 자체 파이프라인 구축도 활발히 진행 중에 있다.

그는 "하나의 질환에 한정하지 않고 파트너(신약 개발 제약회사/벤처)가 인정한 기술력을 내세워 다양한 질환에 대한 공동연구를 수행하고 있다"며 "1년도 안 되는 짧은 기간에 현재까지 동아ST, SK케미칼, 신풍제약, 동화약품, 삼진제약 등 여러 제약사들과 공동연구개발을 함께하고 있다"고 말했다.

CEEK-CURE는 Create ExplainablE Knowledge-Collect and Uncover RElationships의 약자로, 말 그대로 해석하면 큐어(치료제)를 찾겠다는 뜻이다. 

조 대표는 "신약개발에서 인공지능 모델을 사용한다는 것은 결국 알고 있는 관계에서 아직 밝혀지지 않은 관계를 예측하는 것"이라며 "본사의 인공지능 엔진인 CURE에서 다양한 방법으로 관계형성을 하고, 사용자 인터페이스인 CEEK에서 결과 시각화 및 분석해 신약개발에 도움이 되도록 설계된 플랫폼"이라고 설명했다. 

조 대표의 설명에도 Explainable(설명할 수 있는) AI 플랫폼에 대한 구체적 이해가 되지 않아 추가 설명을 요구했다.

그는 "본사의 플랫폼을 Explainable AI라고 표현하는 이유는 예측에서 끝나지 않고 결과 해석에 도움을 줄 수 있는 기능을 보유하고 있기 때문"이라며 "모든 합성 신약 개발의 첫 걸음은 의약화학자가 신규 물질을 설계하고 합성하는 것에서 출발하기 때문에, CEEK-CURE는 그들이 신규 신약 후보물질을 발굴하는 전 과정에서 필요한 정보 수집, 분석, 예측을 하나의 플랫폼 내에서 수행할 수 있게 해 사용자가 디자인 및 문제 해결에만 집중할 수 있게 지원한다는 장점이 있다"고 밝혔다.

신약 개발의 전문 지식을 보유한 의약화학자가 직접 개발했기 때문에, 직접 사용하는 연구자들의 애로 사항을 파악해 효율적인 활용 시스템을 구축할 수 있었다는 것이다. 

CEEK-CURE의 장점은 특정 요건에 구애받지 않고, 적응증 영역 관계없이 다양한 방식으로 신약 개발에 활용할 수 있다는 점이다. 

조 대표는 "타깃과 리간드에 대해 알려진 정보가 많을 수록 성공 확률이 높아질 가능성은 있지만, 타깃 결정 구조 정보가 없는 극한 조건에서도 리간드 2종 구조 정보만으로 유효한 물질을 발굴한 사례를 보유하고 있는 만큼, 제약 없이 다양한 접근 방식으로 신약 후보물질을 발굴할 수 있다"고 설명했다. 

이어 "특정 타깃에 적합한 물질을 발굴하는 방식, 작용 기전이 불분명한 유효 물질의 타깃을 발굴할 수도 있고, 유효 물질 발굴 뿐 아니라 후보물질이 갖춰야 할 다양한 요건들에 대해서도 플랫폼을 활용 할 수 있어 후보물질 발굴에 매우 유용하다"고 말했다. 

조성진 대표는 AI를 활용한 신약 후보물질들이 점차 임상 단계로 접어들어, 각 사례들이 공유되기 시작할 것이라고 전망했다. "해외 AI 신약개발 벤처들이 발굴한 물질들이 임상 단계로 넘어간 사례들이 나오고 있다. 글로벌 빅파마들과 AI 신약개발 벤처 간 협업도 계속 늘어나고 있어 AI를 활용한 신약 개발 성과는 점차 늘어날 것으로 예측된다."

국내 AI 신약개발 벤처들이 기여한 물질들도 머지않아 임상 단계 진입 등 의미 있는 결과들이 도출될 것으로 그는 기대했다. 이같은 동향에 맞춰 심플렉스도 대상을 확대할 방침이다. 

회사의 향후 계획과 관련해 조 대표는 "지금까지 국내 제약사, 바이오 벤처 중심으로 공동연구개발을 진행해 왔지만, 향후 해외까지 그 대상을 확대할 계획"이라며 "공동연구개발 조건도 다양하게 가져갈 생각"이라고 밝혔다. 그러면서 "아울러 내부에서 진행 중인 파이프라인도 빠른 시간 내에 의미있는 결과를 도출해 라이선스 아웃을 추진할 예정이며, 마지막으로 당사의 CEEK-CURE 플랫폼을 활용한 소프트웨어 판매 사업도 추진하고자 한다"고 말했다.