바이오의약품 개발 과정에서 중요한 변수인 면역원성 위험을 인공지능(AI)과 시뮬레이션 기술로 보다 정밀하게 예측하려는 기술 개발이 속도를 내고 있다.
계산면역학 전문기업 에피백스(EpiVax, Inc.)는 바이오 치료제의 면역원성 위험을 평가하는 독자적인 시뮬레이션 플랫폼 ‘ISPRI™’에 AI 기반 기능을 추가하는 등 예측 성능을 강화한 업데이트를 출시했다고 밝혔다.
이번 업데이트의 핵심은 AI 기술을 적용한 ‘야누스매트릭스™ 2.1(JanusMatrix™ 2.1)’과 새롭게 개발한 ‘야누스매트릭스 조정 에피매트릭스(JanusMatrix-Adjusted EpiMatrix, JAX) 점수’, 항약물항체(anti-drug antibody, ADA) 예측 모델 ‘ADA 2.2’다.
이를 통해 바이오의약품 후보물질의 면역원성 위험과 면역 내성 가능성을 보다 정밀하게 평가하고, 실제 임상에서 나타날 수 있는 항약물항체 발생 위험에 대한 예측력을 높인다는 전략이다.
◇ AI 적용 ‘JanusMatrix 2.1’…면역 내성 예측 고도화
바이오의약품은 체내에서 면역반응을 일으킬 가능성이 있으며, 이 과정에서 생성되는 항약물항체는 치료제의 효과를 떨어뜨리거나 경우에 따라 안전성 문제와 연결될 수 있다. 때문에 후보물질 개발 초기부터 면역원성 위험을 파악하는 것은 바이오신약 개발의 중요한 과정으로 꼽힌다.
에피백스는 수십 년 동안 바이오 치료제 서열을 평가하기 위한 시뮬레이션 알고리즘을 개발하며 계산면역학 분야의 기술을 축적해왔다.
핵심 기술인 ‘EpiMatrix®’와 ‘JanusMatrix™’는 T세포 에피토프 함량과 인간 단백질과의 교차 보존성 등을 분석해 치료제 서열에서 비롯될 수 있는 면역원성 위험과 면역 내성 특성을 평가한다.
ISPRI는 이들 기술을 다른 검증된 분석 방법과 결합해 바이오의약품 후보 서열은 물론 불순물 서열에 대해서도 면역원성 위험을 분석하도록 설계됐다.
이번에 선보인 JanusMatrix 2.1에는 AI가 적용됐다. 발현 및 발생률 데이터를 토대로 인간 에피토프와의 교차 보존성에 가중치를 부여함으로써 면역 내성 예측력을 높인 것이 특징이다.
이를 통해 치료용 에피토프와 각각의 면역 내성 프로필을 보다 정밀하게 규명할 수 있다는 게 회사 측 설명이다.
◇ 새로운 ‘JAX 점수’…임상 면역원성과 연관성 강화
에피백스는 JanusMatrix 2.1을 기반으로 실제 임상 면역원성 결과와 보다 긴밀하게 연결될 수 있도록 설계한 새로운 면역원성 평가 지표인 ‘JAX 점수’도 도입했다.
JAX 점수는 JanusMatrix를 통해 평가한 면역 내성 잠재력을 기존 EpiMatrix 점수에 직접 통합한다.
이를 통해 후보물질 자체가 가진 이펙터 에피토프 밀도를 파악하는 동시에 다양한 치료제 유형에서 서열로 인해 발생할 수 있는 면역원성 위험을 생물학적 근거에 기반해 평가하도록 설계됐다.
결국 단순히 특정 서열이 면역반응을 일으킬 가능성이 있는지를 판단하는 것을 넘어 해당 서열이 인간 면역체계에서 내성과 어떤 관계를 갖는지까지 함께 반영하는 방식이다.
◇ ‘ADA 2.2’도 출시…항약물항체 발생 위험 예측 강화
항약물항체 위험을 평가하는 ADA 예측 모델도 ‘ADA 2.2’로 업그레이드됐다.
ADA 2.2는 에피토프 기반 측정값에 바이오의약품의 생물리학적 특성과 작용기전 관련 기준을 결합한다. 특히 다양한 임상 단계 단클론항체 데이터 세트를 활용해 학습시켜 항체 치료제의 면역원성 위험을 별도의 관점에서 평가할 수 있도록 했다.
회사 측에 따르면 ADA 2.2는 모델이 예측한 면역원성과 실제 임상에서 관찰된 면역원성 사이에서 이전보다 강한 상관관계를 나타냈다.
에피백스는 JAX 점수와 ADA 2.2를 함께 활용하면 바이오의약품 개발자가 후보물질의 면역원성 위험을 해석할 때 보다 높은 신뢰도를 확보할 수 있을 것으로 보고 있다.
◇ 동물시험 대체·보완하는 ‘NAMs’ 흐름과도 맞물려
이번 기술 고도화는 바이오의약품 개발 과정에서 컴퓨터 모델링과 인간 관련 데이터를 활용해 안전성과 유효성을 예측하려는 신규접근법(New Approach Methodologies, NAMs) 확대 흐름과도 맞물린다.
에피백스는 이번 ISPRI 개선이 인간과 관련성이 높은 NAMs 도입을 추진하는 미국 식품의약국(FDA)의 최근 정책 방향과도 부합한다고 설명했다.
신약개발 초기 단계에서 면역원성 위험이 높은 후보물질을 선별하거나 구조를 개선할 수 있다면 후속 비임상·임상개발 과정에서 발생할 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
특히 바이오의약품은 후보물질의 서열과 구조, 작용기전 등에 따라 예상하지 못한 면역반응이 개발 과정의 변수로 작용할 수 있다는 점에서 시뮬레이션 기반 위험평가 기술의 중요성이 커지고 있다.
에피백스는 이번 AI 기반 ISPRI 플랫폼 고도화를 통해 개발사가 면역학적 위험요소를 조기에 식별하고 유망 후보물질의 가치를 보호하는 한편 전체 개발 프로그램의 위험을 줄일 수 있도록 지원한다는 계획이다.
