신약/신소재 개발, 이제는 생물 유전체로
신약/신소재 개발, 이제는 생물 유전체로
  • 이상오 기자
  • 승인 2020.04.14 18:12
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[공학저널 이상오 기자] 식물에 대한 전장 유전체 정보 DB를 활용해 신약 후보물질을 탐색하는 기간을 10분의1 수준으로 대폭 축소한 플랫폼이 개발 돼 이목을 집중시키고 있다.

식물 유전자정보를 통한 유전체 분석기술은 다양한 기술이 필요하다. 특히 유전체 해독과 분석/예측/확인 가능한 인공지능(AI)기술은 기존 식물들의 알려지지 않은 새로운 활용용도를 발굴하고, 기존에 활용하지 않았던 식물들에 대한 산업적인 활용도를 높일 수 있는 방안으로 떠오르고 있다.

이러한 기술의 접목으로 개발된 다양한 유전체 분석이 가능한 유전체 정보분석 시스템(Genome Information System; GiS)은 식품, 의약품 등의 안정성을 검증하는 시간을 획기적으로 감축할 수 있는 획기적인 기술로 손꼽힌다.

35000페이지 분량의 출판물과 관련 정보를 디지털화하고 다양한 이름으로 사용된 생물자원 종명을 인포보스 생물종DB(InfoBoss Species Database)에 매핑해 관계형 DB로 구축, 총 482748건의 유용정보를 확보(UIBRTM)했으며, 이를 기반으로 유용한 생물종 후보를 선별하는 방식이다.

전체 유전체를 해독하는 작업은 총 6개의 시스템으로 이뤄진 자동화된 파이프라인 기반 GiS를 활용해 동시에 여러 개의 유전체를 조립하고 유전자 예측 및 그 기능 예측 작업을 수행한다.

분석된 유전체 데이터를 기반으로 인공지능 기반 솔루션인 MetaPre-AITM가 해당 식물이 생산하는 2차대사산물을 정확한 생화학합성과정 기반으로 예측하고, HPLC/GC기반 솔루션인 Meta-ISMTM으로 2차대사산물 생산여부를 확인하게 된다.

이 때 파이프라인은 한 개의 단일물질(single compound)만을 고려하는 것이 아닌 추출물(혼합물; multiple compounds)을 함께 고려한다. 이를 통해 천연물 신약개발 파이프라인에 도입할 수 있는 다양한 관점의 과학적 데이터를 체계적으로 제공해줄 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

분석된 유전체 데이터를 기반으로 인공지능 기반 솔루션인 MetaPre-AITM가 해당 식물이 생산하는 2차대사산물을 정확한 생화학합성과정 기반으로 예측하고, HPLC/GC기반 솔루션인 Meta-ISMTM으로 2차대사산물 생산여부를 확인하게 된다.

이후, 확인된 물질 혹은 추출물(혼합물)의 기본적인 기능 테스트를 거친 후, MetaTarget™에 의해 추출물(혼합물)의 분자 수준에서의 기작을 예측, 신약 등 다양한 산업에 활용할 수 있게 되는 것이다.

GiS를 개발한 인포보스(주)는 생물정보학기반의 유전체 분석 전문기업으로 세계최고의 유전체 분석 해독기술을 지향하고 있다.

인포보스 박종선 대표이사(사진)는 “한 식물의 2차 대사산물 250개에 어떤 물질이 있는지 확인하려면 250번 이상의 실험을 해 물질을 검출해야 한다”며 “AI를 활용하면 특정 식물의 유용성 정보와 유전체 정보를 통해 미리 물질을 예측할 수 있고, 실제로 존재하는지 확인만 하면 되기 때문에 시간과 비용이 크게 절감되는 효과가 있다”고 설명했다.

일반적으로는 식물에서 나온 하나의 물질을 신약 개발에 활용하지만, 인포보스는 식물에서 추출된 혼합물로 더 효과적으로 신약제를 만들 수 있다는 것이 그의 설명이다.

인포보스는 현재 가장 많은 국내 자생식물 유전체데이터를 확보‧분석했을 뿐만 아니라. 세계에서 가장 많은 글로벌 식물유전체 데이터를 확보‧구축‧운영하고 있는 유일한 기업이다.

국내 자생식물 70종의 전체 유전체를 해독했으며, 90종 이상의 식물, 곤충, 해양생물의 세포내 소기관 유전체(엽록체, 미토콘드리아) 해독‧전사체 분석 논문을 발표하기도 했다.

박 대표는 “유전체 데이터는 생물종의 모든 정보를 담고 있다. 아직 우리가 모르는 정보도 있지만, 식물이 가진 유용한 정보를 최대한 활용해 사람에게 유익한 자원으로 쓰일 계기를 만들고 싶었다”며 “식물은 향후에도 무궁무진하게 활용가치가 높은 자원이라고 생각하기 때문에 자원으로써의 가치를 극대화시켜 산업화하게 되면 생물다양성 보전과 더불어 인류에 유익하게 활용될 가능성이 지속적으로 높아질 것”이라고 전망했다.

그는 이어 “인포보스는 과학적 접근과 검증을 통해 사실기반의 검증된 기술개발을 지향하고 있다. 소중한 자연환경을 보전하면서 함께 안전하고 건강한 삶을 살아갈 수 있도록 인류의 공동이익 위해 최선을 다하는 회사가 되기 위해 노력하겠다”고 덧붙였다.


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