성균관대학교는 화학공학부 이동엽 교수 연구팀이 인공지능(AI) 기반 단백질 구조 예측과 시스템생물학을 결합한 차세대 가상세포 모델 ‘iCHO3K’를 개발했다고 24일 밝혔다.

이번 연구는 미국·영국·덴마크 등 13개국 20여 기관이 참여한 글로벌 공동연구로 진행됐다. 파편화돼 있던 기존 세포 모델을 통합해 바이오의약품 생산 공정에 활용할 수 있는 표준 모델을 제시했다.

바이오의약품은 살아있는 세포를 활용해 생산되는 만큼 세포 내부 반응을 정밀하게 예측하는 것이 핵심이다. 연구팀은 ‘CHO 세포’를 기반으로 약 3500개 유전자와 1만1000개 이상의 생화학 반응 데이터를 반영했다. 여기에 AI 단백질 구조 예측 기술을 적용해 세포 내 효소 반응과 물리적 제약까지 분석할 수 있도록 설계했다.

이를 통해 연구자는 컴퓨터 시뮬레이션으로 생산 공정을 사전에 검증할 수 있다. 실제 실험 횟수를 줄이면서 생산 효율을 높일 수 있는 기반을 마련했다는 평가다.

연구팀은 이번 모델을 바이오의약품 생산 공정의 ‘디지털 내비게이터’로 제시했다. 향후 글로벌 제약·바이오 기업과 연구기관이 공통 기준으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이동엽 교수는 “자율적으로 최적 생산 조건을 구현하는 디지털 트윈 기반 바이오공정의 핵심 기술”이라며 “국내 바이오 제조 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 산업통상자원부 지원으로 수행됐으며 국제 학술지 ‘셀 시스템즈(Cell Systems)’에 4월 15일 게재됐다.