석차옥 갤럭스 대표이사가 신약 개발 인공지능(AI) 플랫폼 개발에 도전한다. 석 대표가 서울 관악구 갤럭스 본사에서 포즈를 취하고 있다. /사진=장동규 기자

"인공지능(AI)으로 신약후보 물질 발굴 정확도를 높이는 것이 중요하다. 2년 내 신약 개발 AI플랫폼의 항체 발굴 성공률을 현재 수천분의 1에서 수십분의 1로 높이겠다."

석차옥 갤럭스 대표이사는 차분하면서도 자신감에 찬 어조로 강조했다. AI를 활용한 신약 개발은 글로벌 제약바이오 기업의 화두로 떠오르고 있다. 지난해 9월 미국 바이오 기업 인실리코 메디슨은 자체개발한 AI플랫폼을 통해 46일 만에 15만달러(1억8000만원)의 비용만 들여 섬유증(조직이 손상돼 장기가 정상적으로 기능하지 않는 증상) 치료제 후보 물질을 발굴했다. 기존 방식으로 신약후보 물질을 발굴하는 데 4~5년에 수백만달러가 소요될 것으로 예측되는 것과 비교하면 AI플랫폼을 활용하면 시간과 비용을 크게 아낄 수 있는 셈이다. 신약 개발에 있어 AI플랫폼의 활용도는 더욱 높아질 수밖에 없다.

과학기술정보통신부에 따르면 신약 개발 AI플랫폼 시장 규모는 2019년 4억7340만달러(5870억원·원/달러 환율 18일 기준)에서 2027년 35억4800만달러(4조4000억원)로 연평균 28.6%씩 성장할 것으로 전망된다.

갤럭스는 특정 질병 항원에 잘 달라붙을 수 있는 항체를 개발하고 설계할 수 있는 AI플랫폼을 개발하고 있다. 대표적으로 ▲항원의 치료 또는 진단을 위해 특정 부위에 결합하는 항체를 설계하는 '항체 설계 플랫폼'(GaluxAbDesign) ▲단백질의 특정 효소의 활동을 강화하는 효소를 발굴하는 '효소 설계 플랫폼'(GaluxEnzDesign) ▲항원과 합성이 용이한 화합물을 설계하는 '화합물 설계 플랫폼'(GaluxChemDesign) 개발 등이다.
갤럭스를 주목하는 키워드는 "카카오·서울대"갤럭스는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 영향으로 투자 시장이 꽁꽁 얼어붙은 상황에서도 2022년 9월 시리즈A 투자(창업 초기 투자)에서 총 210억원을 투자받는 등 벌써 시장에서 기업가치 900억원대를 인정받았다.

특히 카카오의 AI 연구 전문 자회사 카카오브레인과 전략적 파트너십을 체결해 시장의 주목을 받고 있다. 갤럭스는 2022년 8월 카카오브레인과 5년 동안 항체 치료제 설계 플랫폼을 함께 연구개발하는 계약을 맺었다. 2021년 12월 카카오브레인으로부터 50억원을 투자받았다.

"우리가 보유한 분자 설계 역량에 카카오브레인의 AI 개발역량을 융합해 혁신적인 항체 설계 플랫폼 개발을 목표로 하고 있습니다. 카카오브레인의 컴퓨팅 자원을 사용하며 신약후보 물질을 발굴하는 새로운 AI플랫폼을 공동개발하고 있죠."

석 대표는 1993년 서울대학교 화학과를 졸업한 뒤 미국 시카고대학교에서 화학과 박사 학위를 받았다. 시카고대학교 화학과 박사후연구원, 매사추세츠공과대학교(MIT) 화학과 박사후연구원, 샌프란시스코 캘리포니아대학교(UCSF) 약학화학과 박사후연구원 등을 거쳤다. 2004년 8월부터 현재까지 서울대학교 화학부 교수를 지내고 있다. 평소 기업 창업에 관심은 없었지만 서울대 박사과정에 있던 박태용 갤럭스 부사장의 제안으로 2020년 9월 갤럭스를 창업했고 갤럭스 대표이사와 서울대 교수직을 겸직하고 있다.

국내에는 석 대표처럼 서울대 출신의 바이오 기업 최고경영자(CEO)가 많다. 서울대 수의학과를 졸업한 강경선 서울대 수의과학대 교수는 2010년 줄기세포 치료제 개발기업 강스템바이오텍을 창립했다. 김선영 헬릭스미스 대표이사는 서울대 미생물학과를 졸업하고 서울대에서 생명과학부 교수를 지내던 1994년 헬릭스미스(옛 바이로메드)를 설립했다. 조중명 크리스탈지노믹스 대표이사는 서울대 문리과대학을 졸업했고 이정규 브릿지바이오테라퓨틱스 대표이사는 석 대표와 같은 화학과를 졸업했다.

갤럭스는 카카오의 AI 연구 전문 자회사 카카오브레인과 전략적 파트너십을 체결하고 신약후보 물질을 발굴하는 새로운 AI 플랫폼을 공동개발 중이다. 석 대표가 갤럭스의 비전을 설명하고 있다. /사진=장동규 기자

"신약 설계 AI플랫폼과 경험은 세계적 수준"글로벌 IT 기업과 제약사간 협업으로 신약 개발 AI플랫폼 개발 경쟁이 치열하다. 아마존은 화이자, 아스트라제네카, 머크, 테바 등과 함께 AI를 활용한 신약개발 연구소 아이온랩스를, 구글 모회사 알파벳은 신약개발 AI플랫폼 개발 기업 아이소모픽랩스를 각각 설립했다. 미국 제약사 암젠은 신약 개발 AI플랫폼 개발기업 제너레이트 바이오메디슨과 연구개발 제휴를 맺었다.

석 대표는 아이온랩스, 아이소모픽랩스, 제너레이트 바이오메디슨 등은 보유기술의 노출을 엄격하게 제한하고 있어 직접적인 비교는 어렵지만 갤럭스의 분자 설계 플랫폼 기술 수준은 세계적 수준에 이르렀다고 자신했다. 서울대 화학부 교수로 재직한 20여년간 지속적으로 신약 개발 AI플랫폼에 필요한 단백질 구조예측 소프트웨어와 단백질 상호작용 예측 소프트웨어를 개발해 왔기 때문이다.

"2016년 알파고를 선보여 세상을 놀라게 했던 구글 딥마인드가 2018년 개발한 알파폴드, 2020년 개발한 알파폴드2로 인해 단백질 구조예측의 성능이 급격하게 올라갔습니다. 하지만 신약을 설계하려면 단백질 구조예측에서 더 나아가 아직 세상에 존재하지 않는 물질과 질병 유발 단백질의 결합에 대한 예측이 필요하죠. 우리는 지난 20여년간 단백질 구조와 결합예측을 연구해 왔기 때문에 이 분야에서 개발 경험이 풍부하고 분자 설계부문에서 강점을 보유하고 있습니다."

갤럭스는 다양한 단백질 구조예측과 결합예측 역량을 경쟁하는 국제 대회에 출전해 상위권의 성적을 올렸다. 2020년 단백질 구조예측(CASP) 대회 4위, 2020년 단백질-단백질 결합예측(CAPRI) 대회 1위, 2013년 단백질-화합물 결합예측(GPCRDock) 대회 3위 등을 기록했다.

"기존 신약 개발 플랫폼 수준을 레벨1, AI플랫폼을 활용해 신약 개발 성공률이 혁신적으로 향상된 수준을 레벨2라고 한다면 현재 갤럭스의 수준은 레벨1.5 정도라고 생각합니다."

석 대표는 규모는 작지만 갤럭스의 신약 설계 AI 플랫폼 개발 역량은 세계적 수준에 도달했다며 자신감을 보였다. /사진=장동규 기자

신약후보 물질 발굴 AI플랫폼의 상용화… "2년 뒤 가시적 성과"석 대표는 국내 제약바이오 기업의 경우 신약 개발 AI플랫폼에 관심도가 높고 다양한 협업을 모색하지만 실제 파트너십 체결까지 잘 이뤄지고 있지 않아 해외, 특히 미국 시장 공략에 나설 방침이다. 국제 학술대회 참가 등 잠재적 고객사에 갤럭스의 강점을 알리는 것이 목표다.

석 대표는 AI플랫폼을 지속 고도화하고 있어 2년 뒤에는 가시적 성과를 낼 수 있을 것으로 보고 있다. 약 2년을 특정한 데 대해 그는 "AI플랫폼 수준이 올라가면 신약후보 물질 발굴 속도가 훨씬 빨라질 것"이라며 "특정 질병 항원을 타깃하는 항체를 발굴하는 성공률을 현재 수천분의 1 수준에서 수십분의 1 수준으로 높인다면 글로벌 제약사와 파트너십도 기대할 수 있을 것"으로 내다봤다.

끝으로 석 대표는 AI와 화학을 연계해 연구개발할 수 있는 융합인재의 필요성을 강조했다. 그는 "함께 일할 사람을 뽑는 데 많은 시간이 걸리고 있다. 신약 개발 AI플랫폼을 개발하는 데 컴퓨터공학과 화학을 접목해야 하는데 이런 융합적인 일을 하는 사람들이 많이 없는 것 같다"며 "융합인재를 양성할 수 있는 교육이 필요하다"고 말했다.