[SBA x IT동아] 노보렉스 “저분자 신약 개발 기술 FBDD로 바이오 분야 혁신 이끌 것”

[SBA x IT동아 공동기획] 서울특별시와 서울경제진흥원(SBA)은 서울 창동·성수·동작에 창업허브(센터)를 마련했습니다. 스타트업을 발굴, 초기 창업부터 성장기까지 단계별 프로그램을 지원해 육성합니다. 2025년 두드러진 활동을 펼친, 성장 가능성이 높은 유망 스타트업을 소개합니다.

[IT동아 강형석 기자] 인공지능(AI)이 신약 개발의 패러다임을 바꾸고 있다. 수년이 걸리던 신약 후보 물질 발굴 과정을 방대한 데이터를 학습한 인공지능이 수개월 수준으로 단축했기 때문이다. 그러나 인공지능의 신속한 예측이 보편화되는 시대 속에서 ‘검증의 가치’를 외치는 기업이 있다. 저분자 신약 개발 스타트업 ‘노보렉스(Novorex)’가 대표적이다.

손우성 노보렉스 대표 / 출처=노보렉스

노보렉스는 신약 후보 물질 발굴을 포함한 신약 개발 과정에서 인공지능 기술을 적극 활용하고 있다. 하지만 인공지능 기술은 신약 개발 과정을 단축하는 ‘도구’일 뿐, 가장 중요한 것은 ‘검증’이라고 강조한다. 사람의 병을 치료하는 것이므로 안전성이 중요하기 때문으로 풀이된다. 노보렉스가 생각하는 인공지능 신약 개발과 관련 성과에 관한 이야기를 듣기 위해 손우성 노보렉스 대표를 만났다.

신약 개발을 향한 열망과 꿈을 향해

"10년간 약학을 가르쳤지만 이론적 지식만으로는 현실의 신약 개발 도전을 해결할 수 없다는 걸 깨달았습니다. 이론만 가르치는 교수의 역할에서 벗어나 약학을 처음 시작할 때의 초심으로 돌아가 직접 신약 개발의 꿈을 실현하고 싶었죠. 이것이 노보렉스를 창업한 이유입니다."

손우성 대표는 신약 개발의 꿈을 이루기 위해 안정적인 교수직을 포기하고 창업 전선에 뛰어들었다. 주변에서는 창업을 만류했다. 무모한 선택이라는 직언도 서슴지 않았다. 하지만 손우성 대표는 어떤 상황이든 발버둥 쳐야만 작은 변화 또는 기회를 얻을 수 있다는 신념으로 교수직을 내려놓았다고 말했다. 빠르게 변화하는 신약 개발 현장에서 실전 경험을 쌓고 관련 지식을 후학들에게 전한다면 시장이 더 커질 것이라 내다봤다.

노보렉스는 약물에 대한 아이디어 구상부터 실제 물질 검증까지, 신약 개발의 핵심 과정을 내부에서 완결하는 '예측-검증' 통합 체계를 구축하는 데 힘썼다. 절편기반 신약 개발(FBDD – Fragment Based Drug Discovery) 기술 중심으로 인공지능, 생물리학적 실험 검증을 빈틈없이 연결하는 방식을 택했다.

노보렉스는 효율적인 신약 개발을 위해 '예측-검증' 통합 체계를 구축했다 / 출처=노보렉스

절편기반 신약 개발(FBDD) 기술은 노보렉스의 핵심 사업 중 하나다. 이 기술은 업계 표준으로 쓰이는 대용량 고속 스크리닝(HTS – High Throughput Screening) 기술의 대안으로 공략하기 어려운 타겟 단백질을 효율적으로 분석 가능하다.

절편기반 신약 개발(FBDD)의 원리는 이렇다. 타겟 단백질과 일치하는 하나의 거대한 약물 분자를 찾는 대용량 고속 스크리닝(HTS) 기술과 달리, 절편기반 신약 개발(FBDD) 기술은 타겟 단백질의 결합 부위에 들어맞는 작은 조각(fragment)들을 먼저 발굴한다. 이어 발굴한 조각들을 퍼즐 맞추듯 붙여 최종 약물 후보 물질을 설계하게 된다. 일종의 빌딩 블록(building block) 접근법으로 약물을 보다 체계적이고 합리적으로 디자인할 수 있다.

절편기반 신약 개발(FBDD) 기술의 이점은 효율성이다. 대용량 고속 스크리닝(HTS) 기술은 수백만 개 이상의 화합물로 구성된 거대한 실물 라이브러리(화합물 약물후보 모음)가 필요하다. 실물 라이브러리 확보에는 막대한 자본과 인프라가 필요해 거대 제약사 중심으로 활용된다. 반면, 절편기반 신약 개발(FBDD) 기술은 수천 개의 작은 단편 화합물 실물 라이브러리만으로도 대용량 고속 스크리닝(HTS) 기술보다 훨씬 넓은 화학 공간을 탐색할 수 있다.

절편기반 신약 개발(FBDD) 기술은 약물 개발이 불가능하다고 여겨지는 타겟(Undruggable Target) 단백질 공략이 가능하다는 점이다. 전체 단백질의 약 80%를 차지하는 약물 개발 불가 타겟 단백질은 전통적인 약물이 결합할 만한 공간이 부족한 경우가 많다. 절편기반 신약 개발(FBDD) 기술에서 쓰이는 단편 화합물은 크기가 매우 작기 때문에 얕은 홈이나 국소 스팟에 결합해 새로운 치료제 개발 가능성을 열어준다. 과거 대표적인 약물 개발 불가 타겟 단백질이었던 고형암 유발인자(KRAS) 단백질을 표적하는 항암제, 소토라시브(Sotorasib)가 절편기반 신약 개발 기술로 개발되어 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 것은 기술적 잠재력을 입증한 사례로 꼽힌다.

인공지능 신약 개발 시대, ‘검증 데이터’가 중요하다

“노보렉스는 저분자 신약 개발 기업이지만 단백질이 출발점입니다. 신약 개발의 출발점이 되는 타겟 단백질에 대한 이해와 철저한 검증을 통해 신약 후보 물질을 찾는 접근 방식을 구축했습니다. 이는 '인공지능 예측' 단계에 머물러 있는 여러 신약 개발 기업들과 명확히 차별화되는 부분이라 생각합니다.”

노보렉스는 인공지능 기술을 신약 개발에 도입했지만 인공지능 알고리즘의 성능을 내세우는 기술 중심적 접근은 지양한다. 인공지능은 신약 개발 과정의 효율을 높이는 데 쓴다. 오히려 약효의 근원이 되는 타겟 단백질에 대한 깊은 생물학적 이해를 바탕으로 신약 개발을 하겠다는 ‘과학적 검증’에 초점을 뒀다. 손우성 대표는 “인공지능을 활용해 빠르고 광범위한 신약 후보 물질 예측이 보편화되는 시대 속에서 오히려 더욱 깊고 정교한 검증의 가치가 중요하다고 생각합니다”라고 말했다.

노보렉스는 인공지능 예측과 실험 검증을 통합한 엔드-투-엔드(End-to-End) 시스템을 구축했다. 인공지능 예측(Dry Lab)과 실험적 검증(Wet Lab) 사이의 시너지를 높이고자 판교 합성연구소와 정읍 단백질연구소에 연구 인프라를 구축했다.

노보렉스는 신약 개발 과정에서 인공지능을 적극 활용하고 있다 / 출처=노보렉스

분자 설계에는 자체 개발한 딥디자이너(DeepDesigner)와 노보피커(NovoPicker)를 쓴다. 인공지능으로 분자 설계 후보군이 선별되면 표면 플라스몬 공명 분석(SPR – Surface Plasmon Resonance), 핵자기공명 분석(NMR – Nuclear Magnetic Resonance), 엑스레이(X-ray) 결정학 등 다양한 생물리학 분석기술로 실제 타겟 단백질과의 결합을 확인한다. 후보 물질이 타겟 단백질과 실제로 어떻게 결합하고 상호작용을 하는지 분자 수준에서 명확히 규명하는 데 많은 시간을 투자한다. 자체 단백질 공학 기술 '노보아이에프프로(NovoIFPro)'를 통해 다양한 실험 목적에 맞는 고순도 단백질을 신속하게 생산하는 역량도 갖췄다.

예측과 검증 과정의 효율을 개선하며 기존 방식으로 약물 개발이 불가능하다(Undruggable)고 여겨졌던 타겟 단백질에 대한 도전에 속도가 붙기 시작했다. 고가의 주사제형 항체 의약품을 경구용 저분자 화합물로 전환하는 BtoS (Biodrug to Small molecule) 전략이 대표적이다.

하지만 모든 개발 과정이 순조로운 것은 아니다. 노보렉스의 고민은 신약 개발에 필요한 안정적인 자본 확보다. 신약 개발은 많은 시간과 비용이 필요하다. 손우성 대표는 글로벌 기술이전 시장에서 두각을 나타내는 중국 바이오 스타트업의 사례를 언급했다. 손우성 대표는 “자본력이 확보 가능한 데이터의 양과 질을 결정합니다. 국내 바이오 스타트업들이 글로벌 수준의 데이터를 충분히 확보하지 못하는 이유는 기술, 지식이 부족해서가 아니라 생각합니다. 양질의 신약 개발 스타트업 지원에 대한 민ㆍ관의 고민이 필요한 시점입니다”라고 말했다.

노보렉스는 기업 경쟁력 및 성장 동력을 확보하려는 노력을 진행하고 있다. 우선, 플랫폼 사업화를 통한 재무 안정성 확보다. 연구를 통해 확보한 단백질 생산 및 검증 역량을 고도화해 매출을 확보하고 있다. 핵심 역량의 내실 강화도 진행하고 있다. 운동선수에게 코어 근육이 중요하듯, 신약 개발의 근간이 되는 저분자 신약 분야의 전문성을 지속적으로 강화할 방침이다. 절편기반 신약 개발(FBDD) 기반 후보물질 발굴과 생물리학적 검증 역량에 집중 투자해 높은 전문성과 경쟁력을 지속 확보하는 방식이다.

미래 성장 가능성 확보에도 나선다. 미니 단백질(프로틴), 펩테인(Peptein) 등 단백질을 더 작게 만드는 새로운 영역으로 기술을 확장해 미래 성장 동력을 확보할 계획이다. 다양한 단백질을 신속 생산하는 역량에도 집중한다. 수 톤 단위의 단일 품목을 생산하는 바이오시밀러와 다르게 노보렉스는 연구개발에 필수적인 수십, 수백 종의 단백질을 소량으로 신속하게 생산하는 다품종 소량 생산 역량 고도화에 힘을 쏟고 있다. 손우성 대표는 노보렉스의 현재 진행 중인 사업 방향이 향후 글로벌 신약 개발 시장에서 경쟁력으로 작용하게 될 것으로 내다봤다.

저분자 신약 분야에서 내실 견고히 다질 것

노보렉스는 묵묵히 성과를 쌓고 있다. 2024년부터 2025년 상반기까지 첨단바이오육성 연구개발(R&D) 지원사업, 국가신약 개발사업(KDDF), 글로벌 기업 협업 프로그램 등 다양한 정부 과제에 선정되며 기술력과 성장 가능성을 인정받았다. 노보렉스가 개발한 파킨슨병 치료제 후보물질(NRX-NGT002)은 마이클 J. 폭스 재단(MJFF)의 지원 프로그램에 선정되어 글로벌 협력 가능성을 키웠다. 2025년 5월에는 국내 기업과 플랫폼 기술 서비스 계약을 체결하며 성장 발판을 마련하기도 했다.

노보렉스는 기술 개발에 매몰되지 않고 실질적 가치를 가진 신약 개발에 매진할 계획이다 / 출처=노보렉스

노보렉스가 성장한 배경에는 서울경제진흥원 동작센터의 지원이 있었다. 국내외 기업들과 만남 및 네트워킹 자리를 주선하며 노보렉스의 기술력을 알릴 기회를 제공했다. 초기 창업 기업을 위한 다양한 멘토링 프로그램과 스타트업 육성 이벤트에도 참여하도록 도왔다. 손우성 대표는 “서울경제진흥원 동작센터의 다양한 프로그램은 노보렉스의 기술적 부분 외에도 사업 운영, 전략 방향 설정 등에 많은 도움이 됐습니다. 노보렉스의 신약 개발 기술력과 사업 모델을 널리 알리고 투자자 및 파트너사들에 쉽게 다가가는 계기가 되었습니다”라고 말했다.

“신약 개발은 단순한 기술 집약체가 아니라 고도로 복잡한 전문 분야들의 융합입니다. 모두가 지금의 바이오산업 환경이 어렵다고 이야기하지만 신약 개발은 아무리 좋은 환경이라 하더라도 내부적으로는 늘 어렵게 느껴질 수밖에 없다고 생각합니다. 노보렉스는 저분자 신약 개발 기업이지만 출발점은 단백질입니다. 앞으로도 다양한 신약을 개발하는 기업으로 도약하는 게 목표입니다.”

노보렉스는 기술 개발에 매몰되지 않고 실질적 가치를 가진 신약 개발에 매진할 예정이다. 손우성 대표는 “수많은 예측 데이터 가운데서도 신약 개발의 성패를 결정하는 것은 신뢰도 높은 실험 데이터입니다"라고 강조하며 “효율적인 인공지능 기술과 신뢰할 수 있는 데이터로 신약 개발 분야 혁신을 이끌겠습니다”라고 말했다.

IT동아 강형석 기자 (redbk@itdonga.com)