성균관대, 바이오의약품 생산 '가상세포' 개발…글로벌 표준 모델 제시

실험 대신 컴퓨터로 미리 검증 가능
13개국 참여한 글로벌 표준 모델 구축

성균관대 이동엽 교수 연구팀. (성균관대 자료 제공)

(서울=뉴스1) 김지현 기자 = 성균관대학교는 20일 이동엽 교수 연구팀이 인공지능(AI) 기반 단백질 구조 예측 기술과 시스템생물학을 융합해 바이오의약품 생산 공정을 정밀하게 예측·제어할 수 있는 차세대 가상세포 모델 'iCHO3K'를 개발했다고 밝혔다.

바이오의약품은 살아있는 세포를 활용해 생산되는 치료제로, 세포 내부에서 일어나는 복잡한 생화학 반응을 정확히 예측하는 것이 핵심이다. 특히 의약품 생산에 활용되는 'CHO 세포'는 일종의 '세포 공장' 역할을 하지만, 그동안 관련 데이터와 모델이 전 세계에 분산돼 있어 통합적으로 활용하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 전 세계 13개국 20여 연구기관과 공동으로 기존 모델을 통합하고, AI 기술을 활용해 단백질의 3차원 구조 정보까지 반영한 표준 모델을 구축했다.

'iCHO3K'에는 약 3500개의 유전자와 1만1000개 이상의 생화학 반응 데이터가 포함돼 실제 세포의 움직임을 정밀하게 구현할 수 있다. 특히 AI 기반 단백질 구조 예측 기술을 접목해 세포 내 효소 반응을 물리적 제약 조건까지 고려해 분석할 수 있도록 설계됐다.

이를 통해 연구자들은 실제 실험에 앞서 컴퓨터 시뮬레이션으로 최적 조건을 도출할 수 있어 실험 횟수를 줄이면서도 의약품 생산 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

공동 제1저자인 최동혁 박사는 "세포 내부의 복잡한 대사 현상을 구조적으로 해석할 수 있게 됐다"고 설명했다. 이동엽 교수는 "iCHO3K는 최적 조건으로 의약품을 생산하는 ‘자율주행 바이오공정 디지털 트윈’ 구현의 핵심 기술"이라며 "국내 바이오의약품 제조 경쟁력 확보에 기여할 것"이라고 했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 산업통상자원부 지원으로 수행됐으며, 시스템생물학 분야 학술지 'Cell Systems'에 지난 15일 게재됐다.

mine124@news1.kr