신약 물질도 로봇이 만든다…KAIST, 무인 합성 플랫폼 개발

원료 배합부터 합성·분석까지 자동화

20종 이상 물질 적용…연속 생산 성공

카이스트(KAIST)는 화학과 박윤수 교수 연구팀이 합성 로봇과 가시광선을 결합한 '무인 합성 플랫폼'을 개발했다고 18일 밝혔다. ⓒKAIST

신약 개발에 필요한 물질을 원료 배합부터 합성·분석까지 자동으로 만드는 기술이 개발됐다. 반복 실험의 부담을 줄이고 다양한 신약 후보물질을 확보하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

카이스트(KAIST)는 화학과 박윤수 교수 연구팀이 합성 로봇과 가시광선을 결합한 '무인 합성 플랫폼'을 개발했다고 18일 밝혔다.

신약 개발에서는 설계한 분자를 실제로 만들어 약효와 안전성을 확인해야 한다. 하지만 물질마다 적합한 합성 조건을 찾아야 하고, 생산량을 늘릴 때도 실험 조건을 다시 조정해야 하는 어려움이 있다.

연구팀은 원료 준비 로봇과 자동화 펌프, 반응 장치, 분석 장비를 하나로 연결해 이 과정을 자동화했다.

연구원이 조건을 설정하면 로봇이 원료를 배합하고 펌프가 용액을 가느다란 관으로 흘려보낸다. 여기에 가시광선을 쪼여 화학반응을 일으킨 뒤 생성된 물질을 자동으로 분석한다.

원료를 계속 공급하며 반응시키는 '연속 흐름 공정'도 적용했다. 가느다란 관을 이용해 빛을 고르게 전달하고, 공정을 오래 가동해 생산량을 늘릴 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 산소와 탄소로 이뤄진 고리 화합물인 퓨란(Furan) 계열 물질 20종 이상에 기술을 적용했다. 분자의 특정 원자만 바꾸는 '단일원자 편집' 방식으로 다양한 물질을 만들어낸 것이다.

특히 의약품 개발에 쓰이는 기본 구조인 'N-메틸 피롤(N-methyl pyrrole)'의 연속 생산에도 성공했다. 구조가 복잡한 천연물에서도 다른 부분은 유지한 채 원하는 부분만 바꿀 수 있음을 보여줬다.

이번 기술은 구조가 조금씩 다른 물질을 효율적으로 확보해 약효와 독성을 비교하는 신약 개발 과정에 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구에는 카이스트 화학과 변현빈·홍호진 학생이 공동 제1저자로, 박윤수 교수와 김하은 이노코어 펠로가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 미국화학회 국제학술지 '잭스 골드(JACS Au)'에 지난 8월 7일 온라인 게재됐다.

박 교수는 "설계된 분자를 얼마나 빠르고 안정적으로 합성하느냐가 앞으로 신약 개발의 속도를 좌우할 것"이라며 무인 합성 플랫폼이 유기 합성 자동화의 기반이 될 것으로 기대했다.