AI 기반 연구개발 플랫폼 ‘제이웨이브’ 가동… 혁신신약 파이프라인 확대

JW중외제약
기존 약물 탐색 시스템 업그레이드
신약 개발 전 주기에 사용 가능
탈모-암 등 표적 치료제 연구 활발

JW중외제약 자회사 C&C신약연구소 연구원이 제이웨이브 플랫폼을 통해 단백질 구조와 약물 상호작용을 시각화한 3D 모델을 분석하고 있다. JW중외제약 제공

최근 인공지능(AI) 기술이 제약·바이오 업계의 신약 개발 ‘게임 체인저’로 주목받는 가운데 JW중외제약이 고도화된 AI 플랫폼을 통해 혁신신약(퍼스트 인 클래스) 개발에 속도를 내고 있다.

AI 신약 개발 플랫폼 주얼리·클로버 통합

JW중외제약은 최근 AI 기반 신약 연구개발(R&D) 통합 플랫폼 ‘제이웨이브’ 가동을 본격화했다. 제이웨이브(JWave: JW AI-powered Versatile drug Exploration)는 JW중외제약이 자체 구축한 AI 신약 개발 플랫폼이다. 기존에 운영하던 빅데이터 기반 약물 탐색 시스템인 ‘주얼리’와 ‘클로버’를 통합하고 AI 모델의 적용 범위를 대폭 확장한 것이 특징이다.

이 플랫폼은 JW중외제약 신약연구센터와 C&C신약연구소 연구진이 웹 포털 환경에서 AI 기술을 활용해 질병을 일으키는 단백질에 작용하는 유효 약물 탐색부터 선도물질 최적화를 통한 신약후보물질 발굴에 이르기까지 전 주기에 걸쳐 활용할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 신약후보물질의 발굴과 기존 약물의 새로운 적응증 발견 과정에서 비용을 절감하고 연구 기간을 단축할 수 있다.

제이웨이브는 자체 보유한 500여 종의 세포주, 오가노이드, 각종 질환 동물 모델의 유전체 정보와 4만여 개의 합성 화합물 등 방대한 생물·화학 정보 빅데이터를 인공지능 학습에 활용할 수 있다. 또한 적응증 탐색 및 최적화, 표적 단백질 구조, 약물 디자인, 약물의 활성 및 ADMET(흡수, 분포, 대사, 배설, 독성) 예측을 위한 20여 개의 자체 개발 AI 모델을 적용하고 있다.

특히 JW중외제약은 현재 내부 서버에서 가동 중인 제이웨이브를 올해 안에 공공 클라우드 환경으로 전환할 계획이다. 이를 통해 대용량 유전체 데이터 분석과 AI 모델 학습 시간을 크게 단축할 뿐만 아니라 자체 개발 신약 과제들의 개발 타임라인에도 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.

그동안 JW중외제약은 자체 기술력으로 구축한 데이터 사이언스 플랫폼 주얼리와 클로버를 통해 혁신 신약을 개발해왔다.

주얼리는 Wnt 신호전달경로의 활성 또는 저해 약물을 발굴하는 플랫폼이다. 각종 질환 관련 세포주뿐만 아니라 동물 모델에서 채취한 조직들의 유전체 데이터베이스, 2만7000여 종의 화합물 라이브러리, Wnt 신호 조절 약물 스크리닝계 등으로 구성돼 있어 Wnt 신호전달경로에 작용하는 약물 평가와 기전 연구 등이 가능하다.

클로버는 JW중외제약의 연구법인 자회사 C&C신약연구소의 R&D 플랫폼이다. STAT 활성 조절 약물 평가 및 기전 연구에 강점이 있다. 클로버는 암환자에게 유래한 세포주를 비롯해 다양한 면역질환 모델 기반의 빅데이터 플랫폼으로 C&C신약연구소가 자체 개발한 화학 분자 모델링 개발 프로그램 등이 포함돼 있다.

AI 기반 혁신신약 개발 가속화-오픈 이노베이션 강화

JW중외제약이 자체 R&D 플랫폼을 통해 발굴한 대표 혁신신약 후보물질은 Wnt 표적 탈모치료제 ‘JW0061’, STAT3 표적 항암제 ‘JW2286’ 등이다. 이 중 JW2286은 지난 6월 식품의약품안전처로부터 임상 1상 시험계획(IND)을 승인받았다. 이외에도 현재 10여 개의 선도물질(리드화합물)에 대한 최적화 연구를 진행하고 있으며 유효물질도 지속적으로 창출하고 있다.

이 같은 기술력으로 JW중외제약의 혁신신약 파이프라인은 연이어 국가신약개발사업으로 선정되기도 했다. 2021년에는 STAT3 표적 아토피피부염 치료제의 선도물질 최적화 연구, 2022년에는 STAT3 표적 항암제 JW2286의 비임상 연구, 2023년에는 Wnt 표적 탈모치료제 ‘JW0061’ 비임상 연구, STAT5/STAT3 이중 표적 급성골수성백혈병 치료제의 선도물질 최적화 연구가 각각 국책 과제로 선정됐다. 최근에는 표준치료제에 대한 불응성·저항성 전립선암 치료제 개발 연구가 ‘2024년도 1차 국가신약개발사업 신약 R&D 생태계 구축 연구 사업’의 지원 과제로 선정됐다.

앞으로도 JW중외제약은 제이웨이브를 활용해 혁신신약 후보물질을 지속 창출할 계획이다. 특히 새로운 모달리티(치료 접근법) 확장 차원에서 외부 바이오기업 및 연구기관과의 ‘오픈 이노베이션’을 적극 추진한다는 계획이다. 이 같은 계획의 일환으로 최근에는 보건복지부와 과학기술정보통신부가 공동 추진하는 연합학습 기반 신약개발 가속화 프로젝트인 ‘K-멜로디’ 사업에 참여해 국내 산·학·연·병 공동으로 ADMET 연합학습 AI 모델을 개발할 예정이다.

박찬희 JW CTO(최고기술책임자)는 “JW중외제약은 국내에서 선도적으로 자체 데이터 사이언스 플랫폼을 구축해 10여 개의 혁신신약 후보물질을 발굴해왔다”며 “앞으로 제이웨이브 가동을 통해 항암, 면역, 재생 분야의 Wnt, STAT 등 혁신 기전의 타깃 약물뿐만 아니라 AI 플랫폼 경쟁력을 기반으로 ‘베스트 인 클래스·패스트 팔로워’ 전략으로 신속하게 시장에 진입할 수 있는 다양한 표적 치료제 개발을 가속화할 계획”이라고 말했다.