국내 연구진이 살아있는 뇌 세포에서 분비되는 도파민을 실시간 탐지하는 나노센서 플랫폼을 개발했다. 30일 성균관대학교는 동대학 글로벌바이오메디컬공학과 김태형 교수 연구팀이 살아있는 줄기세포 유래 신경세포와 3차원 중뇌 오가노이드(장기유사체)에서 방출되는 도파민을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 전기화학 플랫폼 'SIDNEY'를 개발했다고 밝혔다. 최근 현대 과학계에서는 줄기세포를 활용해 인간의 장기와 유사한 조직을 만드는 오가노이드 기술이 뇌 질환 연구와 신약 개발의 핵심 모델로 주목받고 있다. 특히 도파민을 생성하는 신경세포 모델은 파킨슨병이나 조현병과 같은 난치성 질환 연구에 필수적이다. 그러나 기존에는 세포가 실제 도파민을 제대로 방출하는지 확인하기 위해 세포를 파괴하거나 복잡한 화학 물질을 처리해야만 했다. 이로 인해 살아있는 상태 그대로의 변화를 실시간으로 관찰하는 데에는 큰 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 나노 기술을 접목한 혁신적인 전극 구조를 설계했다. 연구팀이 개발한 SIDNEY 플랫폼은 수직으로 정렬된 금 나노 기둥(나노필라) 위에 금 나노 입자를 이중으로 쌓고, 그 표면을 '꿈의 소재'라 불리는 그래핀으로 정교하게 감싼 구조를 가지고 있다. 이 특수 전극은 전기 전도성이 뛰어날 뿐만아니라, 특정 분자만을 선택적으로 감지하는 능력이 탁월해 뇌 속의 복잡한 환경에서도 도파민의 신호를 명확하게 잡아낼 수 있다는 게 연구팀 설명이다. 연구 결과에 따르면, SIDNEY 플랫폼은 실제 뇌 환경과 유사한 조건에서 아주 미세한 양의 도파민(7.51 nM)까지 검출해낼 수 있는 높은 민감도를 보였다. 이는 기존 평면 전극보다 수십 배 향상된 성능이다. 또한 구조가 비슷해 구분이 어려운 세로토닌이나 노르에피네프린 같은 물질 사이에서도 도파민만을 정확하게 골라내어 검출하는 데 성공해 생체 내 환경에서의 실용성을 입증했다. 연구팀은 이번 연구의 가장 큰 성과로 2차원 세포 모델을 넘어, 실제 뇌 구조와 유사한 3차원 중뇌 오가노이드에 이 기술을 적용했다는 점을 들었다. 단일 오가노이드 수준에서 세포가 성숙해짐에 따라 도파민 방출량이 늘어나는 과정을 실시간으로 확인했다는 성과다. 이는 세포를 죽이지 않고도 오가노이드가 얼마나 잘 성장했는지, 혹은 질병에 의해 기능이 얼마나 저하되었는지를 정량적으로 평가할 수 있음을 의미한다고 연구팀은 전했다. 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업, 개인기초연구사업 및 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 재료 과학 분야의 세계적 권위지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 지난 14일자로 게재됐다. 김태형 교수는 “이번에 개발한 SIDNEY 플랫폼은 도파민 관련 신경 질환의 병태 생리를 깊이 있게 이해하는 데 새로운 가능성을 제시할 것"이라며 “향후 파킨슨병 치료를 위한 신약 후보 물질을 대량으로 선별하고 그 효능을 평가하는 정밀 스크리닝 도구로 활용될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 박주성 기자 wn107@ekn.kr

2025-12-30 16:18 박주성 기자 wn107@ekn.kr

국내 최초 민관합동 인공지능(AI) 신약개발 연합 프로젝트인 '연합학습 기반 신약개발 가속화 프로젝트(K-MELLODDY)' 사업단이 성과보고회를 개최해 올 한해 진행한 프로젝트 연구개발 성과를 발표하고 차기 사업운영 로드맵을 공개했다. K-MELLODDY(K-멜로디) 사업단은 5일 서울 서초구 한국제약바이오협회에서 열린 '2025년도 K-멜로디 성과보고회'에서 프로젝트 참여기관 관계자들과 2차년도 연구개발 결과를 공유하고 차기 사업년도의 연구개발 방향을 모색했다. K-멜로디는 '연합학습' 기술을 기반으로 신약개발 가속화 플랫폼(FDD)을 구축하고, 이를 통해 신약 후보물질의 '흡수·분포·대사·배설·독성(ADMET)'과 '약동학(PK)'의 매개변수(파라미터)를 예측하는 다양한 AI 솔루션(FAM)을 개발하는 국내 최초 민관합동 AI 신약개발 프로젝트다. 특히 이 프로젝트는 각 기업·기관이 보유한 데이터를 한 곳으로 모으지 않고 개별 기관에서 AI를 학습시키는 '연합학습'을 특징으로 해 정보 유출 위험이 극히 적어 민감정보의 보호와 활용이 동시에 가능하다는 이점을 지닌다. 이에 제약사 등 데이터를 공급하는 참여기관은 민감정보 유출을 우려하지 않고 FAM을 활용해 후보물질 발굴·임상시험 등 신약개발 전주기의 효율성을 높일 수 있다. AI모델과 플랫폼을 개발하는 참여기관 역시 연구개발 역량을 극대화하고 실질적 성과를 창출할 기회가 마련된다. 지난해 국내 제약사, 대학교, 벤처기업, 연구소 등 30여개 기관이 참여해 프로젝트를 시작한 이래 올해까지 1~2차 사업년도를 마친 사업단과 참여기관은 내년 3차년도부터 FDD 플랫폼을 토대로 개발한 FAM을 본격 운용하며 1단계 사업을 마무리한다. 이어 2단계 사업기간인 2027~2028년(4~5차년도)에는 FAM 운용을 통해 축적한 데이터를 바탕으로 후속 연구개발 활동을 진행해 FAM의 고도화·사업화에 나설 예정이다. 이날 사업수행 성과 보고에 나선 김화종 K-멜로디 사업단장은 “6개월 정도 진행된 지난해 1차년도 사업은 플랫폼을 설계하고 데이터를 정의하는데 초점을 맞췄다면, 올해 2차년도는 FDD 플랫폼을 구축하는데 집중했고 데이터 포맷도 표준화했다"고 밝혔다. 내년 3차 사업년도 진입에 앞서 FDD 플랫폼을 구축해 다양한 FAM 운용·성능개선에 나설 기반을 성공적으로 마련했다는 설명이다. 김 단장은 또, FDD 플랫폼을 구축하며 확보한 'K-멜로디 데이터 에이전트(KDA)' 개발 성과도 주목했다. 제약사 등 데이터 제공자가 공급하는 'ADMET·PK 데이터'와 AI 기업 등이 개발한 'AI 모델'은 연합학습을 위해 프라이빗 클라우드·온프레미스에 업로드된다. 이때 ADMET·PK 데이터의 경우 업로드에 앞서 KDA를 거친다. KDA는 일종의 데이터 전달·분석 도구로, 공급된 데이터의 안정성과 품질을 검증해 프라이빗 클라우드 등에 전송하고 업로드된 데이터의 통계적 분석 결과 등 활용할 수 있는 정보를 제공하는 역할을 수행한다. 데이터 학습과 운용의 반복으로 성능을 끌어올리는 AI 모델 특성상 KDA를 통해 FAM 운영·개선의 효율성을 극대화한다는 의미다. 이날 성과보고회에선 광주과학기술원(GIST)과 AI 신약개발 기업 아이젠사이언스 등 FAM 개발 성과도 잇따라 공개됐다. GIST는 '메가스케일 ADMET-파운데이션 모델 기반 초경량 FAM 통합 솔루션' 개발 현황을, 아이젠사이언스는 '대규모 약물 표현 학습과 LLM 기반 문헌 마이닝을 활용한 연합학습 기반 ADMET 예측 모델'에 대한 개발 현황을 발표했다.이들은 3차 사업년도에 진입하는 내년부터 개발 중인 FAM의 성능을 고도화한다는 구상이다. 사업단 역시 이 기간 제약사 등 데이터를 공급·활용하는 참여기관이 FAM 개발 기업·기관을 선정하는 방식의 '테스크 심화미팅'을 적극 추진한다는 방침인만큼, 실질적 AI 기반 신약 연구개발 성과 도출도 가시화될 전망이다. 노연홍 한국제약바이오협회장은 “AI를 활용한 신약개발은 이미 전세계적인 트랜드로 자리잡았고 우리나라도 국가 연구개발 사업을 통해서 다양한 방법으로 지원하고 있다"며 “'제약바이오 비전 2030'의 핵심 전략인 신약개발 혁신성장 생태계 구축에 있서 K-멜로디 사업은 디지털 전환과 AI 융합을 가속하는 핵심 역할을 수행할 것으로 기대한다"고 말했다. 그러면서 “협회는 앞으로도 우리나라가 글로벌 AI 신약개발을 선도하는 국가로 도약할 수 있도록 최선을 다해 나갈 것"이라고 덧붙였다. 박주성 기자 wn107@ekn.kr

2025-12-08 07:51 박주성 기자 wn107@ekn.kr

'펩타이드 플랫폼'이 국내 바이오산업 성장을 견인할 차세대 모멘텀으로 지목되고 있다. 바이오텍 기업을 중심으로 글로벌 기술수출에 성공하는 등 성과가 지속되는 가운데, 최근 삼성에피스그룹 계열사 에피스넥스랩도 관련 사업 진출 계획을 발표하면서다. 14일 업계에 따르면, 최근 출범한 바이오 플랫폼 개발사 에피스넥스랩은 회사와 그룹의 성장동력으로 펩타이드(아미노산 결합체) 기반 플랫폼 기술을 전면에 내세웠다. 확장성이 높은 요소(기반)기술을 개발해 특정 약물이나 적응증에 제한되지 않는 펩타이드 의약품 후보물질을 도출하고, 이를 토대로 글로벌 제약사와 공동 개발·기술이전 계약을 성사해 수익을 창출한다는 게 에피스넥스랩의 청사진이다. 아미노산이 짧은 사슬구조로 결합한 물질인 펩타이드는 인체 호르몬·신경·면역 등 특정 생리 기능을 조절하는 특징을 가진다. 이를 인공 설계한 합성 펩타이드 의약품은 설계 목적에 따라 특정 기전으로 작용한다. 특히 펩타이드 의약품은 분자량이 적어 정밀한 표적 작용이 가능하고 부작용이 적다. 통상 펩타이드 플랫폼 기술은 이러한 펩타이드 의약품의 약물전달 방식에 변화를 주거나, 인공(합성) 펩타이드를 발굴하는 기술로 구분된다. 구체적인 기술 개발 방향성은 공개되지 않았으나 그룹 계열사 삼성바이오에피스가 그동안 바이오시밀러를 통해 글로벌 바이오의약품 시장에서 입지를 구축해온만큼, 업계는 에피스넥스랩의 펩타이드 플랫폼 기술 개발과 상업화를 기점으로 국내 바이오텍 생태계가 한층 확장할 것으로 기대하고 있다. 이에 국내 바이오텍 기업들이 보유한 펩타이드 플랫폼 기술력에도 국내외 업계의 이목이 집중된다. 디앤디파마텍의 약물전달 플랫폼 '오랄링크'가 대표적인 사례로 꼽힌다. 오랄링크는 펩타이드 의약품을 경구 투여 가능하도록 개선하는 기술이다. 펩타이드의 리간드화(약물의 구조 개조)와 지질화, 투과 촉진제, 안정화제 기술을 복합 적용해 약물의 위장 분해를 방지하고 투과도를 높이는 한편, 약물 지속시간을 늘린다. 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1)를 기반으로 하는 위고비(세마글루타이드)가 글로벌 비만치료제 열풍을 이끈 가운데, 경구제형 전환을 통해 내년부터 예고된 세마글루타이드 특허절벽 리스크를 방어하고 비만치료제 개발 트랜드를 주도할 핵심 기술이라는 평가다. 이에 디앤디파마텍은 미국 바이오텍 멧세라에 관련 기술을 약 1조원 규모로 수출하며 경구용 비만약 공동 개발에 나섰다. 최근에는 화이자와 노보노디스크가 멧세라를 두고 치열한 인수경쟁을 벌이면서 글로벌 빅파마 파트너로서 디앤디파마텍의 기업가치도 지속 상승하고 있다. 나이벡의 펩타이드 발굴·약물전달 플랫폼 성과도 주목된다. 앞서 나이벡은 지난 5월 미국 뉴코와 약 6000억원 규모의 섬유증치료제 후보물질 'NP-201'의 기술이전 계약을 체결하며 올 상반기 흑자전환에 성공한 바 있다. NP-201은 표적 세포의 특정 바이오마커에 결합력을 가진 펩타이드를 발굴하고 제형화하는 자사 플랫폼 '탑스커버리'를 통해 발굴된 후보물질로, 최근들어선 적응증이 비만(리제노타이드)까지 확장됐다. 나아가 나이벡은 자체 개발한 차세대 약물전달 플랫폼 '펩타델'을 통해 현재 NP-201을 경구형 비만치료제로 개발하고 있다. 펩타델은 약물을 병변 조직에 선택적으로 전달하고 효능을 극대화하면서도 부작용은 최소화하는 특징으로, 현재 섬유증·비만·폐동맥고혈압(PAH) 등 자사 난치질환 파이프라인에 적용되고 있다. 최근 들어선 인공지능(AI) 펩타이드 후보물질 발굴 플랫폼도 등장했다. 엔솔바이오사이언스의 'ESAIDD'가 주인공이다. 지난달 말 공개된 ESAIDD는 질환과 적응증을 입력하면 AI 분석을 통해 타깃 단백질 후보와 펩타이드 결합 부위를 제시하는 것이 핵심이다. 반복 실험을 통해 후보물질 도출까지 수년이 소요됐던 기존 방식과 달리, ESAIDD는 수일 내로 후보물질 발굴이 가능하다. 엔솔바이오사이언스는 ESAIDD를 활용한 기술이전과 공동개발, 라이선싱 등 다양한 사업화 모델을 통해 국내외 파트너십을 구축한다는 방침이다. 업계 관계자는 “펩타이드 의약품 시장은 당뇨병과 비만, 암 등 만성 질환 치료에 대한 수요 증가와 함께 지속적으로 성장할 것"이라며 “특히 비만치료제 시장이 크게 성장중인데, 관련 의약품에 대한 수요도 증가할 것으로 보인다"고 전망했다. 그러면서 “펩타이드 약물전달 시스템(플랫폼) 시장 역시 치료제 수요 증가에 따라 향후 높은 성장세를 보일 것으로 전망된다"고 덧붙였다. 박주성 기자 wn107@ekn.kr

2025-11-14 17:08 박주성 기자 wn107@ekn.kr