“동물실험도, 물질발굴도 이젠 AI로”…K제약바이오 ‘AI 전성시대’

인공지능(AI)이 제약바이오 산업을 변화시키고 있다. AI 기술은 질병 표적 식별부터 신약 후보 물질 발굴, 동물 실험 대체 등 신약 개발의 전 과정에 깊숙이 관여하며 성장을 거듭하고 있다. 

15일 업계에 따르면 AI를 포함한 의료 기술 분야에 대한 투자가 증가하고 있는 가운데 신약 개발에 소요되는 비용과 시간 절감, 희귀 질환 연구의 중요성 증대 등 다양한 요인이 맞물리면서 AI 시장 규모가 급속도로 커지고 있다. 

글로벌 시장조사기관 마켓앤마켓(MarketsandMarkets)의 보고서를 보면 신약 개발 분야에서 AI 기술 활용에 대한 글로벌 시장 규모는 2024년 18억6000만달러(약 2조6496억원)에서 연평균 29.9%의 높은 성장률을 기록하며 2029년에는 68억9000만달러(약 9조8107억원)에 이를 것으로 전망된다.

전통적인 신약 개발은 막대한 시간과 비용이 소요되며 성공 확률 또한 매우 낮다. 통상적으로 신약 하나를 개발하는 데에는 10년에서 15년의 기간과 평균 1조에서 2조원 이상의 비용이 소요된다. 특히 약 1만개의 후보 물질 중에서 단 1개만이 신약으로 출시되는 신약 개발은 어려운 실정이다.

이 가운데 AI 기술들이 신약 개발 분야에 도입되면서 개발 기간과 비용을 획기적으로 줄이려는 시도가 활발하게 이뤄지고 있다. AI 신약 개발은 임상 데이터와 신약 개발에 최적화된 AI 알고리즘을 활용해 비용과 시간을 크게 절감할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

이에 국내 제약바이오 기업들도 AI 사업을 강화하고 있다. JW중외제약은 AI 기반 신약 연구개발(R&D) 통합 플랫폼 ‘제이웨이브(JWave)’를 본격 가동했으며, 대웅제약은 AI 신약 R&D 시스템 ‘데이지(DAISY)’를 구축했다. 

AI가 점차 활발하게 운용되고 있는 상황에서 최근 미국 식품의약국(FDA)이 단일클론항체(mAb) 치료제 및 기타 약물 개발 시 동물 실험 요건을 단계적으로 폐지하고 AI 기반 독성 예측 모델 등 과학적 방법으로 대체하겠다는 로드맵을 발표하면서 AI기술에 대한 관심이 더 높아지고 있다. 

FDA는 단클론 항체 요법 및 기타 약물 개발에서 동물 실험을 보다 효과적이고 인체에 적합한 방법으로 대체함으로써 공중 보건을 발전시키겠다는 목표다. 새로운 접근법은 독성 및 세포주에 대한 AI 기반 계산 모델, 실험실 환경에서의 오가노이드 독성 테스트를 포함한 다양한 방식을 활용해 동물 실험 요건을 축소, 개선 또는 대체할 예정이다.

정이수 IBK투자증권 연구원은 “기존 동물 실험은 시간과 비용 부담이 크고 인체에 적용 가능한 치료 효과와 독성을 예측하는 데 한계가 있었다”며 “AI 기반 신약개발 기업들은 후보물질 발굴 및 독성 예측 분야에서 실질적 성과를 입증해왔고 이번 정책을 계기로 전임상 단계에서 AI 활용은 더욱 확대될 것”이라고 전망했다. 

이어 “FDA의 이번 조치로 국내 신약개발 기업들도 전임상 단계에서 AI 및 대체 실험 기술 도입을 확대할 것”이라며 “이에 따라 AI 신약개발 플랫폼과 동물 실험 대체 기술을 보유한 기업들에게 구조적 성장 기회로 작용할 전망”이라고 덧붙였다.