한남식 英케임브리지대 겸 연세대 교수
“수년씩 걸리던 신약 개발, 몇 주로 단축
연대 첫 도입 IBM 양자컴퓨터로 검증 중”
인공지능(AI)과 양자컴퓨터의 결합이 신약개발의 속도와 정확도를 근본적으로 바꾸고 있다. 수년씩 걸리던 약물 탐색과 검증 과정이 단 몇 주로 단축될 가능성이 커지면서, 제약·바이오 산업의 신약 개발 전략 자체가 재편되는 분위기다.
기존 컴퓨터는 전자가 없거나 있는 것을 0과 1의 이진수 비트(bit)로 데이터를 처리한다면, 양자컴퓨터는 0과 1이 중첩된 큐비트(qubit)를 이용해 동시에 방대한 연산을 수행한다. 큐비트 수가 늘수록 계산 효율은 기하급수적으로 증가해 분자 구조나 단백질 상호작용 같은 복잡한 문제를 정밀하게 다룰 수 있다.
특히 양자컴퓨터에 AI가 학습한 생명정보학 데이터가 결합하면 후보 물질 도출부터 분자 수준의 검증까지 한 흐름으로 이어질 수 있다. 기존의 긴 신약 개발 주기를 획기적으로 단축할 수 있다는 의미다.
글로벌 제약사들은 이미 관련 AI와 양자컴퓨터를 결합한 신약 개발을 확대하고 있다. 스위스 로슈는 2021년부터 영국 케임브리지 퀀텀컴퓨팅(CQC)과 손잡고 알츠하이머 치매 치료제 후보물질을 공동 개발 중이며, 영국 아스트라제네카는 아마존웹서비스(AWS)·엔비디아·아이온큐(IonQ) 등과 함께 양자컴퓨터로 화학반응을 분석하는 실험을 진행해 계산 정확도와 속도 향상 가능성을 검증했다.
국내에서도 연세대와 삼진제약(19,700원 ▼ 90 -0.45%)이 ‘Q-DrugX’라는 양자-AI 융합 플랫폼을 바탕으로 한 신약 개발 프로젝트를 각각 수주해 착수했다. 이 플랫폼은 양자역학 기반 결합 시뮬레이션(모의실험)과 AI 생성 모델을 결합해 탐색 속도와 정확도를 크게 향상시키는 방식이다. 정부의 ‘한국형 ARPA-H(보건의료고등연구계획국) 프로젝트’로 선정돼 최대 128억원 규모의 연구비를 지원받는다.
한남식 영국 케임브리지대 겸 연세대 교수는 세계적인 신약 개발의 대전환을 주도하는 연구자이다. 그는 영국 케임브리지대 밀너연구소에서 AI·계산생물학 연구그룹을 이끌며 AI와 양자컴퓨터를 접목한 신약개발 분야를 개척했다. 최근 연세대 융합과학기술원 및 양자정보학과 교수를 겸직하면서 연구 거점을 한국까지 확장했고, 영국과 한국을 잇는 공동 연구 생태계 구축에도 속도를 내고 있다.
한 교수의 대표 연구 성과로는 양자 알고리즘과 AI를 결합한 ‘양자-AI 약물 발견’ 플랫폼이 꼽힌다. 이 시스템은 다중 오믹스(omics) 데이터를 기반으로 복잡한 생체 네트워크를 학습·해석하고, 질병 경로를 예측해 타깃 단백질과 약물 후보를 좁혀준다.
오믹스는 모든 생체 거대분자를 총체적으로 분석하는 학문으로, 유전체학(genomics), 단백질체학(proteomics), 대사체학(metabolomics) 등이 대표적이다. 이들을 결합한 것이 다중 오믹스이다.
한 교수는 2021년에 AI 기반 약물 재창출 연구로 이미 승인받은 약물 1900여 종에서 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 치료제 후보 200종을 도출했다. 이어 안전성·효능을 기준으로 5개 약물을 최종 선정했다. 감염병 대응에서 AI가 실질적 의사결정 도구로 기능할 수 있음을 보여준 사례다.
현재 한 교수는 케임브리지대와 연세대 간 협약을 주도해 양자컴퓨터를 활용한 생체 네트워크 분석과 난치암 치료 신약 개발 프로젝트를 추진 중이다. 연세대는 국내 최초로 도입한 IBM 양자컴퓨터를 기반으로 공동 연구를 진행하며, 복잡한 약물 조합 탐색의 속도와 효율을 비약적으로 높이는 기술을 검증하고 있다.
한 교수는 AI 기반 신약 개발기업인 스톰 테라퓨틱스(Storm Therapeutics)의 창립 멤버이자, 심혈관 질환 치료제 개발 기업인 카디아텍 바이오사이언시스(CardiaTec Biosciences)와 면역항암제 개발 기업 큐어에이아이 테라퓨틱스(KURE.ai Therapeutics)도 공동 창업했다. 대학의 연구와 제약·바이오 산업을 잇는 가교 역할을 하고 있다.
한남식 교수는 다음 달 6일 서울 중구 웨스틴 조선호텔에서 열리는 2025 헬스케어 이노베이션 포럼(HIF 2025)에 기조 강연자로 나선다. HIF는 조선미디어그룹의 경제전문매체 조선비즈와 한국보건산업진흥원이 공동 주최하고 보건복지부가 후원하는 행사다. 이번 행사의 주제는 ‘AI와 첨단 재생, 헬스케어의 경계를 넘다’이다. 한 교수는 ‘AI와 양자 융합을 통한 의료 미충족 질환 분야의 신약 발굴’을 주제로 최신 연구 동향과 비전을 소개할 예정이다.
행사 개요
△행사명: 2025 헬스케어이노베이션포럼
△일시: 2025년 11월 6일(목) 09:00~16:20
△장소: 서울 소공동 웨스틴 조선호텔, 그랜드볼룸
△주제: AI와 첨단재생, 헬스케어의 경계를 넘다
△주최: 한국보건산업진흥원, 조선비즈
△후원: 보건복지부
△등록·참가비: https://e.chosunbiz.com
△접수·문의: 02-724-6157, event@chosunbiz.com
9일 ‘헬스케어 이노베이션 포럼
임효영 유한양행 임상의학본부장 강연
“끝날 때까지 끝난 게 아니라고 생각했다. 유한양행이 얀센에 기술을 수출해 개발한 ‘렉라자(성분명 레이저티닙)’가 폐암 강자인 경쟁약(타그리소)보다 우수하다는 것을 입증하기 위해서는 ‘절호의 기회’를 놓치지 말아야겠다고 판단했다. 글로벌 임상 계획을 전략적으로 짰고 그 결과 렉라자의 가치가 입증되는 임상 결과를 도출할 수 있었다.”
임효영 유한양행 임상의학본부장은 9일 서울 중구 웨스틴 조선호텔에서 열린 제11회 ‘헬스케어이노베이션 포럼(HIF)’에 강연자로 나서 ‘국산 폐암 신약 렉라자의 글로벌 임상 전략’에 대해 발표했다.
렉라자는 유한양행 개방형 혁신(오픈이노베이션) 전략이 낳은 결실이다. 회사는 지난 2015년 오스코텍의 미국 자회사 제노스코로부터 렉라자를 도입했다. 이 약을 들여온 당시엔 동물실험도 하지 않은 전임상 직전 초기 개발 단계 후보물질이었다.
유한양행(62,000원 ▲ 100 0.16%)은 이 후보물질의 가능성을 감지하고 전임상, 사람을 대상으로 한 임상시험 등을 거쳐 국산 31호 신약이라는 결실을 얻었다. 임 본부장은 “신약개발 기업으로 거듭나기 위한 투자 차원에서 유한양행은 오픈이노베이션(개방형 혁신)을 적극 추진했고 이 과정에서 크고 작은 바이오 벤처로부터 다양한 신약 후보군을 들여와 후보물질의 가치를 끌어올리는 데 집중해왔다”며 “그 첫 결실이 지난 2021년 출시한 국산 첫 폐암신약으로 허가 받은 렉라자였다”고 했다. 렉라자는 출시 첫 해 200억원의 매출을 내면서 국산 블록버스터 신약이 됐다.
임 본부장은 이날 렉라자의 글로벌 임상을 성공적으로 추진할 수 있었던 비결에 대해 공유했다. 임 본부장은 “얀센과 유한양행의 개발 전략은 미묘하게 차이가 있는데 이런 차이가 충돌로 이어지지 않고 서로 다른 점을 살린 ‘윈윈(win-win)’의 결과를 만들었다”고 했다.
그는 이어 “얀센은 당시 약을 도입하면서 현재 나와있는 제품을 대체할 만큼 ‘브레이크 스루’ 할 만한 임상 데이터가 나와야 한다는 조건을 제시했다”며 “‘패스트 팔로어(추격자)’가 되는 것을 원치 않는다고도 했다”고 말했다.
임 본부장은 이런 얀센의 조건에 대해 “일단 해보자, 가능하다고 했다”며 “얀센도 결국 우리의 말을 믿어줬고 ‘일단 해보자’는 결단을 내렸다”고 했다. 그렇게 결국 국산 신약이 전 세계에 환자들에게 쓰일 수 있는 기회를 열 글로벌 임상이 시작됐다. 임 본부장은 당시를 회고하며 “이때부터 우리 개발은 마치 호랑이 등에 올라탄 것 같았다. 얀센의 도움으로 전 세계 100여개 병원 등에서 본격적인 글로벌 임상이 개시됐다”고 말했다.
임 본부장은 “두 회사는 개발 과정에서 나온 다양한 의사결정 요인 중 환자의 이익을 최우선으로 도모할 수 있는 임상 결과를 만들어보자고 다짐했다”며 “유한양행과 얀센, 연구자, 의료진, 환자가 힘을 합쳐 성장한다는 마음으로 개발에 나서 의미있는 결과를 얻었다”고 말했다.
폐암을 정복하려면 결국 환자가 얼마나 오래 살 수 있느냐를 입증할 지표가 필요하다. 이것은 과정이 아닌, 결과로서 입증하는 것이다. 임 본부장은 “임상은 성공보다는 실패가 더 쉽다. 적합한 환자를 찾고, 의사 결정자들과 끊임없는 소통을 하고 환자 치료를 최우선으로 한다는 마음으로 임상을 시작했다”고 했다.
실제로 렉라자는 글로벌 블록버스터 신약의 가능성을 보여줬다. 지난달 23일 스페인 마드리드에서 열린 유럽종양학회 연례학술대회(ESMO)에서는 조병철 신촌세브란스병원 연세암병원 폐암센터장이 렉라자와 리브리반트의 폐암 1차 치료 효과를 담은 ‘마리포사’ 글로벌 임상 3상 데이터를 발표했다.
당시 발표 자료에 따르면 렉라자 병용요법은 무진행생존기간이 중앙값 기준으로 23.7개월, 타그리소만 썼을 때는16.6개월로 나타났다. 렉라자 병용요법이 타그리소만 썼을 때보다 질병이 진행하거나 사망할 위험을 30% 낮춘 것이다.
임 본부장은 “약 개발에서 늦은 때는 없으며 희망을 갖고 도전하는 이들이 좋은 결과를 만든다”며 “빨리 쫓아가는 것만으로는 이길 수 없고 기존 패러다임을 바꿀 돌파구를 찾아야 승자가 된다”고 말했다.
임 본부장은 모든 신약 개발의 핵심에는 ‘환자’를 중심에 둬야 한다고 했다. 그는 “가장 중요한 것은 난치암 치료제 개발의 핵심에는 환자가 있다는 사실”이라며 “여기에 나 혼자만이 아닌 파트너들과의 협력이 성장의 원동력이라는 점도 강조하고 싶다”고 했다.
이번 행사는 조선미디어그룹의 경제전문매체 조선비즈와 한국보건산업진흥원이 공동 주최하고 보건복지부가 후원하는 행사다. 올해는 ‘암 정복을 앞당기는 새로운 도약’을 주제로 제약사와 인공지능 기업, 병원 전문가들이 연사로 나서 암 치료와 예방, 관리 연구의 최신 동향을 소개했다.