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연세대 김태돈 교수팀, AI 기반 mRNA 구조체 설계로 정밀 RNA 치료제 개발 앞당긴다

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연세대학교(총장 윤동섭) 약학과 김태돈 교수팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단에서 지원하는 'AI 기반 맞춤형 mRNA 구조체 설계 기술 개발 및 실증' 과제에 선정됐다.

(왼쪽부터) 연세대 약학과 김태돈 교수, 부산대 정보컴퓨터공학부 송길태 교수, 분자생물학과 이경하 교수, KAIST 화학과 김우연 교수(㈜히츠 대표)

이번 과제는 국가 연구 개발사업으로 2026년부터 5년간 총 45억 원의 연구비를 지원받는다. 연세대 김태돈 교수팀이 주관하며, 부산대 정보컴퓨터공학부 송길태 교수와 분자생물학과 이경하 교수, KAIST 화학과 김우연 교수(㈜히츠 대표)가 공동으로 참여한다.

코로나19 백신 개발을 계기로 주목받은 mRNA 기반 치료제 개발 기술은 감염병을 넘어 암 백신, 유전자 치료제 개발 등으로 확대될 전망이다. 연구팀은 AI를 기반으로 mRNA 구조체를 설계하기 위한 대용량 데이터를 확보하고, 합성 mRNA 안정성과 번역 효율을 예측하는 구조체 요소 설계 AI 모델을 개발할 계획이다. 또한 에이전트형 인공지능(이하 Agentic AI) 기반 mRNA 구조체 설계 가상 실험실을 확보해 신속한 차세대 치료제 후보물질 발굴 체계를 갖추고 이를 실험적으로 검증하고자 한다.

실제 발현·안정성 데이터 구축, AI 기반 RNA 모듈 설계 및 조합 최적화, 전장 (full-length) mRNA의 시험관 내(in vitro)과 생채 내(in vivo) 실험 통합 기능 검증으로 이어지는 통합 플랫폼을 구축하고자 함.

연구팀은 고효율 mRNA 백신 개발을 위한 신규 합성 기술, RNA 구조와 서열 패턴 정보를 반영한 RNA-단백질 결합 예측 파운데이션 모델, 바이오 연구용 Agentic AI 기술 등 선행 연구 성과를 확보하고 있다. 이를 기반으로 mRNA 디자인 기술 주권을 확보하고 혁신적인 유전자 치료제 개발 연구를 진행할 예정이다.

연구 책임을 맡은 김태돈 교수는 "Agentic AI 기반 가상 RNA 실험실 구축을 통해 최적의 mRNA 구조체를 신속히 설계하는 플랫폼을 개발하고, 차세대 mRNA 의약품 개발의 새로운 패러다임을 만드는 데 기여하겠다"고 전했다.

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