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컴퓨터가 만들어내는 ‘디지털 가상세포’, 현주소는?
컴퓨터가 만들어내는 ‘디지털 가상세포’, 현주소는?
  • 김응민 기자
  • 승인 2020.01.23 05:59
  • 댓글 0
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“개발까지 30% 남았다”…제약‧바이오 ‘필수기술’ 자리매김 눈 앞
전문가 “디지털 가상세포는 발전 가능성 높은 유망한 분야”

컴퓨터를 통해 가상세계 속에서 이뤄지는 세포실험이 주목받고 있다. 바로 ‘디지털 가상세포’다. 전문가들은 기존 세포실험의 성공확률을 획기적으로 높일 수 있는 기술로 평가하고 있다. 제약업계 역시 실험비용 절감 측면에서 관심을 보이고 있다. 일부 제약사는 이미 의약품 개발에서 해당 기술을 활용할 수 있는 가능성을 제시하기도 했다.

디지털 가상세포란 실제 세포의 유전체 정보를 토대로 세포의 대사 활동을 수학적으로 표현(모델링), 가상세계에 재현한 것이다. 일종의 세포 도로망을 만드는 것으로 세포 유전자 안에 있는 유전체와 효소들을 분석해 그것들이 어떤 형태로 연결돼 있는지 파악하는 것이다.

GC녹십자는 지난 20일, 성균관대학교 이동엽 교수와 디지털 가상세포 모델을 활용해 동물세포 배양공정에 적용한 연구 논문을 발표했다. 연구진은 디지털 가상세포를 통해 배양공정에서 가스 등 물리적 변수에 따른 세포의 변화를 분석했고, 그 결과 세포가 항상성 유지를 위해 아미노산 대사를 증가시킨다는 것을 확인했다고 전했다.

GC녹십자 관계자는 “아직 세포배양에서 본격적인 활용은 어렵지만 가스를 제외한 다른 물리적 변수들도 종합적으로 고려한 연구가 진행되고 있다”며 “만약 디지털 가상세포 기술을 세포 배양에 활용할 수 있게 된다면 배양공정 성공률이 눈에 띄게 개선될 수 있다”고 말했다.

이어 “지금까지 세포배양 공정에서 물리적 변수를 조작하는 것은 경험에 의존한 경우가 대부분이다”며 “하지만 디지털 가상세포는 가상에서 실험이 이뤄지기 때문에 변수들을 계속해서 바꾸며 수많은 시뮬레이션을 할 수 있다. 이렇게 얻은 결과를 토대로 실제 실험을 진행하면 비용 측면에서도 큰 효과를 기대할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

전문가들 역시 향후 의약품 생산에 있어 디지털 가상세포를 활용 가능성이 큰 분야로 평가하고 있다.

성균관대학교 화학공학‧고분자공학부 이동엽 교수는 “디지털 가상세포 기술은 일종의 내비게이터와 비슷하다”며 “자동차 내비게이션을 이용해 목적지까지 도달하는 시간은 교통 상황에 따라 계속해서 달라진다. 하지만 정확성이 높고 다양한 교통정보가 내비게이션에 입력될수록, 그리고 이러한 정보를 바탕으로 많은 시뮬레이션을 반복할수록 목적지 도착 시간의 정확도가 올라간다”고 말했다.

그러면서 “디지털 가상세포 역시 이와 동일하다”며 “제약회사들이 동물세포 배양공정을 성공적으로 개발하려면 정확한 가상세포를 설계하고, 빅데이터를 활용한 다양한 변수를 입력해 시뮬레이션을 해야 한다. 이런 시뮬레이션을 통해 성공률이 높은 결과들만 모아 실제 동물실험을 한다면 시간과 비용 모두를 절감할 수 있을 것”이라고 전했다.

캐나다 사스캐츄완대학교 의과대학 임현자 교수는 ‘제약산업과 약물개발의 미래’를 통해 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 가상세포 기술이 신약개발의 필수분야로 대두되고 있다고 강조했다.

임 교수는 “가상 공간에서 분자 수준의 상호작용을 미리 살펴봄으로써 합리적 화합물 설계가 가능해질 것”이라며 “신약개발과 신약 재창출에 있어 획기적으로 시간 및 프로세스를 단축시킬 수 있는 유망한 분야다”고 밝혔다.

디지털 가상세포의 향후 전망 역시 밝은 편이다.

이동엽 교수는 “목표치를 100%라고 한다면 현재 70% 정도까지 도달했다”며 “디지털 가상세포와 같은 기술은 향후 제약‧바이오산업의 필수 기술로 전망되는 만큼 잠재력과 성장 가능성이 매우 높은 분야다”고 전했다.


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