[메디게이트뉴스 이지원 기자] 신약개발 비용 절감과 시간 단축을 위해 인공지능(AI)의 활용이 빠르게 확산하고 있다. 국내외 제약사가 AI 전문기업과의 협업부터 자체 AI 플랫폼 개발에 박차를 가하고 있다. 하지만 일부 전문가는 AI에도 한계가 있어 실험 기반 검증이 중요하다고 제언했다.

최근 발간된 한국바이오협회의 '월간 브리프 198호'에 따르면, AI는 기초연구부터 허가 이후 약물의 재평가에 이르기까지 신약개발 전 주기에 활용되며, 개발 효율성과 성공률을 높이고 있다. 특히 AI는 전임상·임상 연구, 질병 표적 실별, 시판 후 안전관리 등에서 활용되고 있다.

글로벌 시장조사기업 마케츠앤마케츠에 따르면 신약개발에서 AI 활용 글로벌 시장은 2024년 18억6000만달러에서 2029년 68억9000만달러로, 연평균 29.9% 성장률로 확대될 전망이다. 2023년 맥킨지 보고서에 따르면 생성형 AI는 제약과 의료기기 산업에 600~1100억달러의 경제적 가치를 창출할 것으로 추정된다. 이런 가운데 최근 트럼프 2기 행정부가 AI 리더십 계획을 발표해 AI를 활용한 약물 개발에 속도가 붙을 것으로 예상된다.

실제로 글로벌 제약사는 AI 신약개발 기업과 파트너십을 체결하거나 자체 개발 역량을 강화하고 있으며, 다수의 스타트업도 AI 신약개발 시장에 뛰어들고 있다.

링크드인(LinkedIn) 공동 창립자이자 벤처 캐피털리스트인 리드 호프만은 퓰리처상 수상 작가인 싯다르타 무케르지 박사와 함께 2025년 1월 신약개발 스타트업 마나스(Manas) AI를 출범한다고 밝혔다. 마나스 AI는 인공지능을 이용해 전립선암, 림프종, 삼중 음성 유방암과 같은 공격적인 암에 대한 새로운 치료법을 시작으로 약물 발견 프로세스를 가속화할 계획이다.

화이자는 2016년 IBM 왓슨과의 협업을 통해 면역항암제 등 개발에 AI를 적용했으며, 클라우드 기반 AI 플랫폼 왓슨 포 드럭 디스커버리를 방대한 임상 데이터 분석, 신약 발굴, 병용요법 연구 등에 활용했다. 이 외에도 일라이 릴리, 머크 등 대현 글로벌 제약사 역시 신약개발에 AI를 활용하고 있다.

이러한 움직임은 국내에서도 발견된다. 국내 제약사 중에서는 JW중외제약과 대웅제약 등이 자체적으로 AI 플랫폼과 시스템을 구축해 신약 연구에 나서고 있다.

JW중외제약은 AI 기반 신약 R&D 통합 플랫폼 '제이웨이브(JWave)'를 보유하고 있다. 제이웨이브는 빅데이터 기반의 약물 탐색 시스템 '주얼리'와 '클로버'를 통합한 플랫폼으로, 유효 약물 탐색, 선도물질 최적화를 통한 신약 후보물질 발굴 등에 활용된다.

대웅제약은 AI 신약 R&D 시스템 '데이지(DAISY)'를 구축해 화합물 8억종 분자 모델에서 신약 후보물질을 최적화하는 데 걸리는 시간을 대폭 단축했다.

글로벌 생명과학 기업의 AI 관련 파트너십과 M&A 역시 증가하고 있다. 글로벌 회계 컨설팅 기업 언스트영에 따르면, 글로벌 생명과학 기업의 AI 관련 M&A 건수는 2020년 41건에서 2024년 87건까지 증가했다. 이는 AI를 통한 신약 후보 물질을 발굴하고, 개발을 최적화하기 위해서다.

협회는 AI를 기반으로 단백질 구조와 기능을 예측하고 설계하는 소프트웨어 기술은 신약 개발의 판도를 뒤흔들 것으로 예상되지만, AI로 신약개발을 하기까지 아직 남은 과제가 있다고 평가했다.

협회는 "신약은 보통 단백질을 비롯한 여러 물질이 뭉친 화합물이다. 신약을 개발하려면 AI가 설계한 단백질이 다른 물질과 어떤 상호작용을 하는지, 화합물이 신체에 들어갔을 때 어떤 효과를 내는지 등에 대해서도 예측해야 하지만, 이를 예측하는 데는 한계가 있다"고 말했다.

이어 "현재 바이오 분야에서 AI를 활발하게 활용하고 있는 분야는 인공지능의 장점을 살릴 수 있도록, 인공지능의 주요 프로세스인 데이터 학습을 위한 데이터 인풋과 아웃풋이 빠른 이미지, 영상으로 진단하는 의료제품 등에서 주목받고 있다"며 "학습 데이터를 통해 인공지능이 도출한 결과를 검증하기 위한 실제 실험이 필요하며, 해당 화합물 합성, 세포 실험, 동물 실험 등에 많은 시간이 필요한 신약개발에서의 AI 적용은 아직 해결해야 할 문제가 있다"고 부연했다.

아울러 "최근 반도체 기업 엔비디아(NVIDIA)는 인체 데이터 셋을 활용해 신약 개발용 AI 파운데이션 모델 '바이오니모(BioNEMO)'를 공개했다. 제공된 클라우드 서비스로 제약기업은 자체 데이터로 미세조정 해 목적에 맞는 AI 모델을 개발하고 도움을 얻고 있다"며 "국내에서도 파운데이션 모델을 통해 각 기업에서 각자 상황과 목적에 맞는 신약개발 AI 모델을 구축해 나가면, 신약개발 AI 활용 변화가 가속화되지 않을까 기대한다"고 덧붙였다.