성균관대, 차세대 디지털 가상세포 모델 ‘iCHO3K’ 개발

[이데일리 김응열 기자] 성균관대는 화학공학부의 이동엽 교수 연구팀이 인공지능(AI) 기반의 단백질 구조 예측 기술과 시스템생물학을 융합해 바이오의약품 생산의 핵심인 동물세포의 상태를 정밀하게 예측하고 제어할 수 있는 차세대 디지털 가상세포 모델 ‘iCHO3K’를 개발했다고 20일 밝혔다.

(왼쪽부터)성균관대 화학공학부의 이동엽 교수, 최동혁 박사. (사진=성균관대)

바이오의약품은 살아있는 세포를 이용해 만드는 복잡한 치료제로 이를 생산하기 위해서는 ‘CHO 세포’라는 일종의 ‘세포 공장’이 필요하다. 마치 자동차를 만들 때 정밀한 설계도와 시뮬레이션이 필요하듯 바이오의약품 생산에서도 세포 내부에서 일어나는 수많은 생화학 반응을 예측하는 작업이 중요하다. 하지만 지금까지는 관련 데이터와 모델이 전 세계적으로 흩어져 있어 연구자들이 통합적으로 활용하는 데에 어려움이 있었다.

이 교수 연구팀이 이번에 공개한 iCHO3K는 전 세계 13개국 20여 개의 권위 있는 연구기관이 참여해 완성한 글로벌 표준 모델이다. 연구팀은 파편화돼 있던 기존의 디지털 모델들을 하나로 통합하고 AI 기술을 통해 세포 내 단백질의 3차원 구조 정보까지 반영했다. 이로써 iCHO3K를 실제 세포의 움직임에 가깝게 구현했다.

iCHO3K는 미국, 영국, 덴마크 등 각국의 전문가들이 합의한 표준 모델인 만큼 향후 전 세계 바이오 기업과 연구소들이 의약품 생산 공정을 개발할 때 iCHO3K를 공통된 기준점으로 사용하게 될 전망이다.

이 교수는 “iCHO3K는 사람이 직접 조종하지 않아도 최적의 조건으로 의약품을 생산하는 ‘자율주행 바이오공정 디지털 트윈’을 구현하기 위한 핵심 기술”이라며 “대한민국이 첨단 바이오의약품 제조 공정 혁신에서 세계적인 주도권을 확보할 수 있도록 기여할 것”이라고 말했다.