[알파폴드에서 단백질 디자인까지] 6. 알파폴드는 과연 신약개발에 큰 도움이 될까? by 남궁석

남궁석 · SLMS

2023/01/16

최근 몇 년 동안 생명과학계에서 일어난 사건 중 가장 혁신적인 일은 무엇일까? 딥마인드 (DeepMind) 가 개발한 인공지능인 알파폴드 (Alphafold) 에 의한 단백질 구조 예측은 생명과학에 조금이라도 관심이 있는 사람이라면 절대 빼놓을 수 없는 일대 사건이다. 실제로 인공지능에 의한 단백질 구조 예측은 네이처와 사이언스 등의 과학 잡지에서 공히 2021년의 과학 뉴스로 꼽히곤 했다. 그러나 단백질 구조 예측 이외에도 인공지능은 단백질 디자인 (Protein Design)과 같이 아직은 일반에게는 그리 생소하지 않은 분야에서도 혁신을 만들어내고 있다. 그러나 일반인들에게는 과연 인공지능이 단백질 구조를 예측한다는 것이 어떤 의미이며, 어떻게 중요한지에 대해서 잘 와닿지 않는듯 하다. 반면 몇년 전의 알파고 (AlphaGo) 때는 곧 인공지능이 모든 것을 해결해 줄 거야 식의 엄청난 반응을 이끌어 냈음에도 불구하고 말이다. 참고로 딥마인드 자신들은 알파폴드의 업적을 여...

남궁석 · SLMS

2023/01/30

[알파폴드에서 단백질 디자인까지] 6. 알파폴드는 과연 신약개발에 큰 도움이 될까?

산업/기술/IT

지난 연재에서 알파폴드가 생물학, 특히 구조생물학의 발전에 단시간내에 획기적인 기여를 했다는 것을 설명했다. 그렇다면 보다 많은 사람들이 관심이 있을 분야인 신약 개발 및 생명공학 분야에서는 어떨까? 일단 오늘은 알파폴드가 신약 개발에 미칠 수 있는 잠재력에 대해서 이야기해 보도록 하자.

알파폴드가 등장한 이후 일부 대중 매체를 중심으로 알파폴드가 신약 개발의 게임체인저가 된다는 류의 기사가 많이 등장하였다. 오랫동안 세기의 난제로 남아있던 단백질 구조 예측 문제를 AI 의 힘으로 하루아침에 해결했으므로 이제 신약개발 역시 이에 비견할 속도로 빨라질 것이라는 류의 이야기이다. 그러나 과연 그럴까? 일단 단백질 구조와 신약 개발의 관계부터 알아보도록 하자.

단백질 구조와 신약 개발

흔히 신약 개발 과정에 정통하지 않은 많은 사람들 (심지어 신약 개발에 직접 관여하지 않는 많은 생물학자들을 포함하여) 은 질병 관련 단백질의 구조가 규명되면 이러한 단백질을 억제하는 약물이 탄생하는 것은 시간문제라고 생각하는 경우가 있다. 그러나 이것은 약물 개발 과정에 대한 이해가 부족한 탓에 나오는 오해일 가능성이 많다.

1990년대 이후 실험적인 단백질 구조 규명이 어렵지만 시간과 노력을 들이면 가능한 것으로 바뀌고, 그 이후 구조 기반 신약발굴 (Structure-based Drug Discovery) 혹은 구조 기반 신약 디자인 (Structure-based Drug Design) 이라는 개념이 등장하였다. 시대에 따라서, 그리고 정의하는 사람에 따라서 다르지만 구조 기반 신약 후보물질의 발굴은 크게 다음의 단계로 이루어진다.

1. 표적 단백질의 구조 결정 : 특정한 약물이 결합하여 그 기능을 조절함으로써 질병을 치료할 수 있는 질병 관련 단백질의 구조를 실험적인 방법으로 결정한다. 단백질과 약물 간의 상호작용을 관찰하기 위해서는 가능한 단백질을 구성하고 있는 원자들을 정확하게 관찰해야 하므로, 가장 높은 분해능을 가진 방법인 X선 결정학으로 규명된 구조가 최선이나, X...