퀀텀인텔리전스, 산업부 AI 바이오 국책과제 최종 선정

AI+양자컴퓨팅 기반 신약개발 플랫폼으로 동물실험 대체 85억 규모 전주기 예측 기술 개발…FDA·식약처 대응 목표

미국 식품의약국(FDA)이 의약품 개발 및 신약 개발 과정에서 동물실험을 점진적으로 축소하고, 이를 인공지능(AI) 기반 모델과 인간 장기 유사 구조물 등 '인간적합시험법(New Approach Methodologies, NAMs)'으로 대체할 계획이라고 최근 밝혔다.

이에 발맞춰, ㈜퀀텀인텔리전스(대표 최환호)는 산업통상자원부의 ‘2025년도 바이오산업기술개발사업(맞춤형진단치료제품)’의 최종 수행기관으로 선정됐다. 이번 과제는 총 5년간 약 85억 원 규모의 연구개발비가 투입되며, AI와 양자컴퓨팅 기술을 융합해 동물실험을 대체하고 신약 후보물질의 체내 동태를 예측·최적화할 수 있는 플랫폼을 개발하는 것이 목표다.

퀀텀인텔리전스는 ‘AI 기반 의약품 체내동태 예측·최적화 플랫폼 개발’ 과제의 주관기관으로 핵심 기술 개발을 맡고 있으며, 중앙대학교 약학대학, 성균관대학교 약학대학, 한국유나이티드제약 등이 공동 참여한다. 이 과제는 한국바이오협회의 “AI의약품전주기 사업단”(총괄책임자: 국민대학교 김주은 교수)의 핵심 프로젝트 중 하나다.

이 과제의 주요 목표는 신약 개발의 가장 불확실한 구간인 체내 약물동태(ADMET: 흡수–분포–대사–배설–독성)를 예측하고 최적화할 수 있는 모델을 구축함으로써 동물실험 의존도를 최소화하고, 임상 이전 단계의 과학적 신뢰도를 대체할 수 있는 기술을 확보하는 데 있다. 핵심은 기존 AI 예측모델의 한계를 AI와 양자컴퓨팅의 결합으로 극복한다는 점으로, 양자+AI 융합 기업인 퀀텀인텔리전스가 선정된 배경이기도 하다.

퀀텀인텔리전스는 자체 개발한 ‘QUEST 플랫폼’을 통해 약물의 3D 전자 구조를 계산하고, 이를 기반으로 생체 내 동태를 예측하는 학습 알고리즘을 개발 중이다. 기존 AI가 취약했던 전자 수준의 정밀한 분자 상호작용은 양자컴퓨팅의 물리 모델링으로 보완되며, 이 플랫폼은 단순한 약물동태 파라미터 예측을 넘어 특정 분자구조의 혈중 농도–시간 곡선(PK profile)을 정밀하게 예측하고, 역으로 최적 분자구조까지 설계할 수 있다는 점에서 기존 상용 AI 플랫폼과 차별화된다.

이번 기술이 주목받는 이유는 동물실험을 대체하거나 획기적으로 줄일 수 있는 기술에 대한 수요가 그만큼 높기 때문이다. FDA는 2025년 4월부터 항체 및 신약 개발에 있어 동물실험 의무를 단계적으로 폐지하고, 인간 중심의 대체시험법(NAMs)으로 전환한다고 밝혔다. 이는 AI 기반 컴퓨터 모델링, 오가노이드 등을 통해 동물실험을 줄이고, 신약 개발을 가속화하며, 안전성과 비용 효율성도 향상시키겠다는 목표다.

이는 단순한 윤리적 이슈를 넘어서, 산업적 효율성과 경제적 부담 감소 측면에서도 실질적 이점을 제공한다. 예를 들어 신약 전임상에서 자주 사용되는 실험용 원숭이 한 마리의 가격은 약 5천만 원에 달하며, 하나의 신약을 개발하는 데 수십에서 수백 마리의 동물이 필요한 만큼 기업 입장에서는 수십억 원 규모의 부담이 발생할 수 있다.

국내에서도 대응이 이뤄지고 있다. 2015년 250만 마리였던 실험 동물 수는 지난해 460만 마리로 약 1.8배 증가했으며, 이에 따라 동물대체시험에 대한 사회적 요구도 커지고 있다. 이재명 대통령의 공약에 따라 ‘동물대체시험활성화법’ 제정이 추진되고 있으며, 환경부는 지난 5월 동물대체시험시설 착공식을 열고 내년 완공을 목표로 적극적인 투자에 나서고 있다.

이번 산업부 과제는 단순한 플랫폼 구축을 넘어, 신약 개발 패러다임 자체를 재정의하는 중장기 기술 전략의 일환이다. 퀀텀인텔리전스는 3차년도까지 랫트–비글견–사람 간의 종간 예측 정확도를 높이고, 최종적으로 비임상–임상 간 중개(translation)가 가능한 전주기 통합 플랫폼을 구축할 계획이다. 과제 종료 후에는 QUEST 플랫폼을 SaaS 형태로 상용화하고, 식약처 및 FDA 대응용 표준 모델로 인증받는 것을 목표로 하고 있으며, 글로벌 바이오텍과의 공동 PoC 프로젝트도 추진 중이다.

또한 퀀텀인텔리전스는 차세대 AI 기반 비임상 및 독성 평가 통합 플랫폼 구축에도 나서고 있다. 독성 발현 기전에 초점을 맞춘 예측 모델을 구현함으로써 단순한 통계적 상관관계를 넘어 독성의 인과적 기전을 규명하고, 규제기관의 요구 사항에도 부합할 수 있는 기술을 확보한다는 계획이다. 수학적 모델링 기반의 AI 약물동태·독성동태 예측 및 실험 설계를 통해 단기 독성 데이터로부터 장기 독성 결과를 예측하는 등 실험 동물 수와 기간을 획기적으로 줄이고 효율성을 높일 것으로 기대된다.

최환호 퀀텀인텔리전스 대표는 “양자컴퓨팅과 AI를 융합한 정밀 약물동태 모델은 신약 개발 비용과 기간을 획기적으로 단축하는 동시에, 불필요한 동물실험을 줄이는 윤리적 전환점이 될 것”이라며 “향후 글로벌 규제기관과의 협업을 통해 이 플랫폼을 공공 인프라로 확장할 계획”이라고 밝혔다.