인공지능 기술로 새 항암제 찾았다

KAIST 연구진, 약물 스크리닝 활용 '로미타피드' 발굴 성공

약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 로미타피드 항암효능 개발. KAIST 제공.

KAIST는 김세윤 생명과학과 교수 연구팀이 인공지능 기술과 ‘약물 가상 스크리닝 기술을 이용한 신규 항암 치료제 개발’에 성공했다고 12일 밝혔다. 

‘엠토르(mTOR)’로 알려진 신호전달 단백질은 많은 암세포에서 비정상적으로 활성이 높고 당뇨나 염증, 노화에 핵심적인 역할을 한다. 암을 유발하는 다양한 신호전달 경로가 이 단백질을 통해 이뤄져 다수 제약사에서 항암 치료제 개발 목적으로 엠토르 저해제 개발에 투자하고 있다. 

학계는 세포가 스스로 내부 구성물질을 파괴해 세포 내 항상성을 유지하는 ‘자가포식(오토파지)’ 활성을 조절하면 암이나 당뇨 같은 질환 발생 및 치료에 이용 가능한 것으로 보고 있다. 암세포에 과하게 활성화된 엠토르 단백질의 활성을 저해하면 자가포식을 과하게 늘릴 수 있으며 이는 암세포 사멸로 이어질 수 있다는 사실도 확인됐다. 이를 토대로 자가포식 강화에 기반한 항암제 개발 전략이 제시되고 있다. 

연구팀은 단백질의 3차원 구조를 활용해 화합물과 표적 단백질 사이 물리적 상호작용을 모델링하는 약물 재창출 전략으로 엠토르 억제성 항암제 개발 연구를 진행했다. 약물 재창출은 이미 안전성은 검증된 승인 약물이나 임상 진행중인 약물을 대상으로 다른 적응증을 찾는 신약 개발 방식이다. 

연구팀은 미국식품의약국(FDA) 승인 약물과 임상 시험중인 약물 데이터베이스를 통해 3391종의 약물 라이브러리를 활용, 3차 구조 모델링으로 엠토르 활성 저해 능력을 보이는 약물만 신속하게 스크리닝했다. 인공지능 기술을 결합해 스크리닝의 정확도와 예측도를 높여 타깃 단백질과 약물 간 3차 구조 정보를 이용해 빠르게 스크리닝한 것이다. 

연구결과 현재 가족성 고콜레스테롤혈증 치료제로 임상에서 판매, 활용되고 있는 ‘로미타피드’ 약물이 엠토르 활성을 억제할 가능성을 예측하고 억제 효능을 검증하는 데 성공했다. 대장암이나 피부암 등 암세포에 로미타피드를 처리할 경우 암세포의 엠토르 활성이 효과적으로 억제돼 과도한 자가포식이 유도되고 암세포 사멸 효과가 생긴다는 사실을 확인했다. 

또 최근 차세대 항암 전략으로 주목받는 ‘면역관문억제제’와 로미타피드를 병행 투여할 경우 항암 효과가 크게 개선된다는 사실을 동물모델 연구로 검증했다. 연구팀은 “로미타피드의 항암 효능 성능은 향후 자가포식 기반 항암제 개발과 임상에 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]