양자 컴퓨터에 열광하는 글로벌 빅파마들, 신약 개발 앞당긴다

모더나·노보 노디스크·머크·로슈 등 양자 컴퓨터에 기술 투자 
분자 시스템서 매우 정교한 모델링 구축 가능해 시간·비용 단축

최성훈 기자 (csh@medipana.com)2023-04-25 06:01

[메디파나뉴스 = 최성훈 기자] 양자 컴퓨터 기술을 도입하는 글로벌 빅파마들이 속속 늘고 있다. 글로벌 IT 기업이 보유하고 있는 양자 컴퓨터 기술을 활용해 신약 개발 단축이 가능하다는 이유에서다. 

25일 관련업계에 따르면 모더나는 최근 IBM과 mRNA 연구를 가속화하기 위한 양자 컴퓨팅 및 인공지능(AI)을 포함한 차세대 기술을 탐색하는 계약을 맺었다. 

계약에 따라 IBM은 양자 컴퓨팅 시스템에 대한 액세스와 모더나가 양자 기술로 구동되는 신약 후보물질을 탐색하는 데 도움이 될 전문 지식을 제공할 예정이다.

빠른 연산으로 신약 후보물질 탐색

양자 컴퓨팅은 얽힘이나 중첩 같은 양자역학을 활용해 기존의 컴퓨터보다 빠르게 복잡한 문제를 해결하는 것을 말한다. 현존 최고의 슈퍼 컴퓨터가 수백 년이 걸려도 풀기 힘든 문제도 단 몇 초 이내의 어마어마한 속도로 빠르게 풀 수 있을 것으로 전망되고 있다.

이에 글로벌 테크 기업인 아마존, 마이크로소프트, IBM, 구글, 엔비디아 등은 최근 양자 컴퓨팅 개발에 열심이다.

또한 이 기술은 제약산업에도 적용될 수 있다는 분석이다. 양자 컴퓨팅의 빠른 연산을 통해서 신약 후보물질을 탐색 기간을 단축시킬 거란 이유에서다. 

그런 측면에서 양자 컴퓨팅은 지난 2019년부터 제약 산업에 도입되기 시작했다. 독일 제약사 머크는 지난 2019년 6월 독일 스타트업 하이젠베르크 퀀텀 시뮬레이션즈(HQS) 사와 양자화학 문제 해결 및 화학반응 예측 소프트웨어를 개발하는 협약을 맺은 바 있다. 

2021년부터 양자 컴퓨팅 기술 도입 속도 

독일 제약회사 베링거인겔하임은 지난 2021년 1월 구글과 파트너십을 맺고, 디지털 기반 바이오마커 및 치료제에 대한 투자를 단행했다. 

이 파트너십은 구글의 양자 AI 사업부 중 첫 번째 프로젝트로 더욱 관심을 모았다. 3년간 이어지는 이 프로젝트를 통해 양사는 분자 시스템의 매우 정확한 모델링을 구축하는 연구를 수행하고 있다. 

베링거인겔하임에 뒤이어 스위스 제약회사 로슈도 2021년 1월 새로운 알츠하이머 치료후보물질 발굴을 위한 양자 컴퓨팅 기술 도입을 발표했다. 

영국 테크기업인 케임브리지 퀀텀 컴퓨팅(CQC)과의 다년간의 파트너십을 맺으면서다. 

로슈는 CQC의 양자 화학 소프트웨어 플랫폼인 '유멘(EUMEN)'을 통해 에너지를 흡수할 때 원자가 어떻게 작용하는지 시뮬레이션 하도록 설계된 일련의 알고리즘을 분석해 새로운 의약품 및 기타 특수 재료 형성에 사용하고 있다. 

덴마크 제약회사 노보 노디스크는 지난해 9월 한 술 더 떠 양자 컴퓨팅 개발을 선언했다. 

총 2억 달러를 투자해 덴마크 코펜하겐 대학과 12년간 양자 컴퓨팅 프로그램 공동 연구를 수행하기로 하면서다. 

이를 통해 양 기관은 인간 게놈 및 질병에 대한 방대한 양의 데이터를 처리하고, 개인화된 의약품 개발을 가속화하기로 했다. 

또 마이크로바이옴의 복잡한 상호 작용을 밝히고, 새로운 에너지 절약 솔루션을 제공하거나, 탈탄소화에 대한 새로운 접근 방식을 지원할 예정이다. 
양자 컴퓨팅, 임상 후보물질 5천 개→2백 개로 줄여 

모더나는 IBM의 양자 컴퓨터를 이용해 mRNA 백신의 고도화에 나선다. 이를 위해 mRNA 백신의 특성을 이해하는 데 도움이 될 수 있는 AI 기반 모델인 '몰포머(MoLFormer)'를 적용할 방침이다.
  
모더나는 몰포머를 사용해 mRNA가 체내에 이동할 때 이를 캡슐화하고 보호하는 지질 나노입자를 개발할 예정이다. 또 질병과 싸우기 위해 세포에 지시 역할을 하는 mRNA를 최적화하도록 최첨단 제형을 개발해 내겠다는 것.

모더나 스테판 방셀(Stéphane Bancel) CEO는 "양자 컴퓨팅의 획기적인 발전을 목표로 하고 있는 만큼, 이 기술의 힘을 최대한 활용할 수 있도록 양자 인력을 구축하는 데 투자하고 있다"고 말했다. 

한편 제약업계에서는 전통적인 전임상 시험 방식으로는 평균 5,000개의 화합물을 합성해야 약물의 시장 출시가 가능할 것으로 추산하고 있다. 

하지만 양자 컴퓨팅을 통한 시뮬레이션으로 이를 200여개로까지 줄여 수억 달러에 달하는 비용과 수년에 걸친 개발 기간을 단축시킬 거라 보고 있다. 

따라서 글로벌 컨실팅 기업 매킨지는 "오는 2030년까지 양자 컴퓨팅은 2,000~5,000대가 운영될 전망"이라며 "그 중 9%가 제약·의학산업에 쓰이게 될 것"이라고 분석했다. 
 

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