연세대학교 약학과 김태돈 교수 연구팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 ‘AI 기반 맞춤형 mRNA 구조체 설계 기술 개발 및 실증’ 과제에 선정됐다.

이번 과제는 국가 연구개발사업으로, 2026년부터 5년간 총 45억 원의 연구비를 지원받는다. 연세대 김태돈 교수팀이 연구를 주관하며, 부산대 정보컴퓨터공학부 송길태 교수, 분자생물학과 이경하 교수, KAIST 화학과 김우연 교수(㈜히츠 대표)가 공동으로 참여한다.

▲(왼쪽부터) 연세대학교 약학과 김태돈 교수,

부산대 정보컴퓨터공학부 송길태 교수, 분자생물학과 이경하 교수,

KAIST 화학과 김우연 교수(㈜히츠 대표)

코로나19 백신을 계기로 주목받은 mRNA 기반 의약품은 감염병 백신을 넘어 암 백신과 유전자 치료제 등 다양한 분야로 활용 범위가 확대되고 있다. 그러나 효과적인 mRNA 치료제를 개발하기 위해서는 체내에서 mRNA가 안정적으로 유지되면서 원하는 단백질을 효율적으로 만들어낼 수 있도록 구조와 서열을 정밀하게 설계하는 기술이 중요하다.

연구팀은 이번 과제를 통해 AI 기반 mRNA 구조체 설계에 필요한 대규모 데이터를 구축하고, 합성 mRNA의 안정성과 번역 효율을 예측해 최적의 구조체 요소를 설계하는 AI 모델을 개발할 계획이다. 나아가 여러 AI가 연구 과정을 자율적으로 수행하는 에이전트형 인공지능(Agentic AI)을 기반으로 ‘가상 RNA 실험실’을 구축해 차세대 치료제 후보물질을 신속하게 발굴하고, 이를 실제 실험을 통해 검증하는 연구 체계를 마련할 예정이다.

연구팀은 앞서 고효율 mRNA 백신을 위한 신규 합성 기술을 비롯해 RNA 구조와 서열 패턴 정보를 반영한 RNA-단백질 결합 예측 파운데이션 모델, 바이오 연구용 Agentic AI 기술 등 관련 연구 성과를 축적해 왔다. 이번 과제에서는 이러한 연구 역량을 결집해 mRNA 설계 기술의 경쟁력을 높이고, 차세대 mRNA 치료제 개발을 위한 기반 기술을 확보할 계획이다.

연구책임자인 김태돈 교수는 “Agentic AI 기반 가상 RNA 실험실을 구축해 최적의 mRNA 구조체를 신속하고 정밀하게 설계할 수 있는 플랫폼을 개발할 것”이라며 “이를 통해 차세대 mRNA 의약품 개발의 새로운 패러다임을 제시하는 데 기여하겠다”고 밝혔다.

[그림. 실제 발현·안정성 데이터 구축부터 AI 기반 RNA 모듈 설계 및 조합 최적화, 전장(full-length) mRNA의 시험관 내(in vitro)·생체 내(in vivo) 기능 검증까지 연계하는 통합 플랫폼 모식도]