세니젠 "AI 기반 엔도라이신으로 항생제 내성균 공략"

과기정통부 K히어로 주관기관 선정
AI로 2세대 엔도라이신 직접 설계
2029년까지 내성균 패혈증 후보 도출

미생물 분자진단 기업 세니젠 이 인공지능(AI)을 활용해 직접 설계하는 '2세대 엔도라이신'을 앞세워 항생제 내성균 치료제 개발에 나선다.

세니젠은 28일 서울 중구 정동1928 아트센터에서 '2026 엔도라이신 기반 차세대 항균제 심포지엄'을 열고 엔도라이신 기반 차세대 단백질 신약 연구개발 전략을 공개했다.

세니젠은 과학기술정보통신부의 '2026년 K-히어로 육성·지원사업'에서 'AI 기반 항생제 내성균 타깃 엔도라이신 패혈증 치료제 개발' 과제의 주관연구개발기관으로 선정됐다. 연구 기간은 지난달부터 2029년12월까지 42개월이다. 세니젠은 AI 기반 엔도라이신 치료제 후보 발굴·검증 플랫폼을 구축하고 항생제 내성균을 겨냥한 선도 후보물질을 도출할 계획이다.

박정웅 세니젠 대표가 28일 서울 중구 정동1928 아트센터에서 열린 '2026 엔도라이신 기반 차세대 항균제 심포지엄'에서 발언하고 있다. 이성민 기자

엔도라이신은 세균의 세포벽을 분해하는 효소다. 세균을 감염시키는 바이러스인 박테리오파지가 세균 안에서 증식한 뒤 밖으로 빠져나올 때 세포벽을 파괴하는 데 사용한다. 차세대 항균 물질로 주목받고 있지만 아직 치료제로 상용화된 제품은 없다.

자연계에서 발견되는 엔도라이신은 치료제로 활용하기에 활성이 충분하지 않은 경우가 있고, 혈액 등 실제 체내 환경에서는 활성이 떨어질 수 있다는 한계가 있다. 유상열 세니젠 수석과학고문은 "자연계 엔도라이신은 기본적으로 역가가 높지 않아 치료제로 사용하려면 이를 높여야 한다"며 "혈액 내부에는 엔도라이신이 제대로 작동하지 못하도록 하는 여러 요인이 있어 체내에서도 활성을 유지하게 하는 것이 중요하다"고 설명했다.

세니젠은 이러한 한계를 AI를 활용해 극복한다는 전략을 세웠다. 엔도라이신은 세균에 부착하는 CBD(Cell-wall Binding Domain)와 세포벽을 분해하는 EAD(Enzymatically Active Domain), 두 영역을 이어주는 링커 등으로 구성된다.

기존 1세대 엔도라이신 개발이 자연계에 존재하는 물질 가운데 우수한 후보를 찾아내는 방식이었다면, 세니젠은 CBD와 EAD, 링커를 조합해 새로운 키메라 엔도라이신을 설계한다. AI를 활용해 수많은 조합 가운데 최적의 구조와 성능을 가진 후보물질을 선별하는 방식이다.

박정웅 세니젠 대표는 "지금까지 박테리오파지에서 엔도라이신을 탐색해서 치료제로써 활용 가능성을 찾아 나가는 방법을 활용했지만 임상 3상에서 실패하는 사례가 이어졌다"며 "자연계에서 매우 낮은 확률로 존재하는 우수한 엔도라이신을 찾는 게 확률적으로 무리가 있다는 것이 산업계 의견"이고 말했다.

이어 "자연계에서 선택한 물질이 임상 단계에서 무너지는 주요 이유 중 하나를 체내 안정성 문제로 보고 있다"며 "2세대 엔도라이신은 처음부터 필요한 특성을 갖도록 직접 디자인하기 때문에 1세대가 넘지 못했던 허들을 극복할 가능성이 있다"고 설명했다.

세니젠은 약 20년간 축적한 균주 라이브러리와 미생물 유전체 데이터를 엔도라이신 설계에 활용할 계획이다. AI를 이용해 다양한 엔도라이신 후보를 설계한 뒤 바이오파운드리에서 후보군을 제작·스크리닝하고, 우수 후보물질은 실제 체내 환경을 모사한 조건에서 치료제의 효능과 안정성을 평가한다. 예측과 실제 실험 결과가 다르게 나타나면 데이터를 다시 AI 모델에 반영해 후보물질을 재설계하는 '클로즈드 루프' 방식도 구축한다.

이성민 기자 minute@asiae.co.kr