연세대학교 약학대학 한정민 교수 연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 암세포의 대사 경로를 정밀 분석하고, 이를 표적으로 하는 새로운 항암 유효물질 개발에 성공했다. 이번 연구는 암 치료제 개발에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.

연구팀은 글루타민 대사에 의존하는 암세포의 특성에 주목했다. AI 기반 미토콘드리아 글루타민 수송체의 단백질 구조 예측과 가상 약물 스크리닝을 통해 최적의 유효 물질을 도출했다.

▲(왼쪽부터) 한정민 교수, 성열승 석박사통합과정생

이 과정에서 120만 개의 화합물 라이브러리를 머신러닝 및 심층신경망(Deep Neural Network)으로 신속 분석해, 암세포의 특정 대사 경로와 높은 결합 친화성을 보이는 화합물을 선별했다. 이러한 AI 기반 접근법은 전통적인 신약 개발 방식보다 연구 기간을 크게 단축하고 비용을 절감했다.

연구팀이 개발한 항암 유효물질은 췌장암을 비롯한 다양한 고형암 세포에서 선택적으로 활성을 나타내고, 정상세포에는 영향을 최소화하는 특성을 보였다. 전임상 동물 실험에서도 암세포 성장 억제 효과가 확인되었으며, 글루타민 대사 억제가 면역 항암제(PD-1 억제제)의 반응성을 증가시킬 수 있음을 규명했다.

연구 결과, 글루타민 대사 억제제가 종양 미세환경에서 면역세포 기능을 억제하는 PD-1 발현을 조절함으로써 면역 항암제와 병용 시 치료 효과가 극대화할 수 있음이 밝혀졌다. 이는 기존 면역 항암제에 반응하지 않던 환자들에게도 새로운 치료 가능성을 제시한다.

연구를 주도한 한정민 교수는 “AI 기반 신약 개발은 기존의 연구 방법보다 후보 물질 발굴 속도를 크게 앞당기고 효율성을 높인다는 점에서 큰 의미가 있다”며, “추가 연구를 통해 실제 치료제로 발전시키겠다”고 밝혔다.

한편, 연구는 국제학술지 Nature Communications에 게재되었으며, 한국연구재단 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업, 국가신약개발사업단의 유효물질발굴사업 지원을 받아 수행됐다. 이번 연구 결과는 차세대 정밀의료 및 맞춤형 항암치료 개발에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다.

▲[그림. 미토콘드리아 글루타민 수송체 억제제 iMQT_020의 암세포 대사억제 기작]