엔비디아도 빠진 ‘AI 신약개발’…치료제 개발 가속화

▲엔비디아 로고가 표시된 스마트폰 화면이 컴퓨터 마더보드 위에 놓여 있다. (사진제공=로이터/연합뉴스)

신약개발은 제약사에 영원한 숙제지만 막대한 개발 비용과 기간, 낮은 성공률 등으로 생산성 저하를 야기한다. 하지만 AI를 활용한 신약개발이 등장하며 전통적인 신약개발의 생산성 저하 문제를 해결할 수 있을 것이라는 기대감이 커지고 있다.

AI 기술이 신약개발에 적용되는 빈도가 증가하며 반도체 기업 엔비디아도 주요 사업인 생성형 AI를 앞세워 신약개발에 적극 나서고 있다.

31일 한국바이오협회에 따르면 엔비디아는 ‘엔비디아 GTC 컨퍼런스’에서 생성형 AI 모델 ‘바이오네모(BioNeMo)’를 공개했다. 이 모델은 AI 프로그램을 기반으로 유전자 코드의 여러 영역의 기능과 돌연변이의 영향을 예측하는 것이 목표다.

유전체 서열을 학습해 약물 분자에 반응한 단백질의 모양이 어떻게 변하는지 예측하고, RNA를 기반으로 세포의 기능을 결정할 수 있다. 엔비디아는 잠재적인 약물 후보와 3차원 구조를 예측하는 DiffDock, 단일 아미노산 서열을 기반으로 단백질 구조를 예측할 수 있는 ESMFold 등 20개 이상의 모델을 보유하고 있다.

엔비디아의 바이오네모에서 사용할 수 있는 모델은 △많은 양의 DNA 서열 데이터를 학습해 게놈의 특정 영역의 기능을 예측하고 유전자 돌연변이 및 변이의 영향을 분석하는 DNABERT △단일 세포 RNA서열 분석 데이터에 대해 학습된 모델로 유전자 녹아웃(knockout)의 영향을 예측하고 신경, 혈액 세포 또는 근육 세포 등 특정 세포 유형 식별이 가능한 scBERT △ 단백질 상호 작용의 3D 구조를 예측해 가장 유망한 약물-단백질 조합을 식별해 약물 발견 프로세스를 간소화할 수 있도록 지원하는 EquiDock 등이다.

엔비디아는 지난해부터 제약바이오, AI 신약개발 기업과 협력을 이어갔다. AI 신약 개발사 리커전파마슈티컬스에 5000만 달러(약 650억 원)를 투자했고, 8월에는 제네시스 테라퓨틱스, 슈퍼루미날 메디슨 등 AI 신약개발 기업에 투자자로 참여했다.

노보노디스크를 소유하고 있는 노보노디스크재단은 최근 새로운 의약품과 치료법을 발견하는 것을 목표로 엔비디아의 AI 기술이 적용된 슈퍼컴퓨터를 만들고 있다고 밝혔다. 게피온이라는 슈퍼컴퓨터는 191개의 엔비디아 DGX H100 시스템(개별 컴퓨터 시스템)으로 구성된 대규모 엔비디아 DGX 슈퍼팟(SuperPOD)이다. 슈퍼팟은 덴마크 국립AI 혁신센터에 보관돼 연구원들이 사용할 예정이다.

매즈 크로그스가드 톰슨 노보노디스크재단 최고경영자는 "신약 개발, 질병 진단 및 치료뿐 아니라 복잡한 생명과학 과제는 AI 컴퓨팅 성능이 우리 사회의 긍정적인 변화를 가능케 할 수 있는 영역이”라며 “엔비디아와 협력은 덴마크의 뛰어난 연구자와 혁신가들이 한 단계 더 도약하는데 도움 될 수 있다“고 전망했다.

한국보건산업진흥원이 발간한 ‘인공지능(AI) 활용 신약개발 경쟁력 강화방안’ 보고서에 따르면 국내서는 AI 신약개발 기업이 2015년부터 증가해 2018년 가장 많은 기업이 설립됐다. 국내 기업 역시 AI 기업, 제약사와 협업이 증가하며 2023년 5월 기준 총 88건의 협업이 이뤄졌다.

제약사는 AI 내부 역량 강화를 위한 AI 전담부서 설치, 자체 AI 플랫폼 구축, AI 기업과 협업 연구 및 지분 투자 등 신약개발에 AI를 도입하기 위해 노력 중이다.

한국바이오협회 관계자는 “생성형 AI는 신약개발 가속화 시대를 열어주고, 디지털 수술, 디지털 생물학, 디지털 헬스에 이르기까지 다양한 영역에서 획기적인 기능을 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.