AI 단백질 설계는 보통 “새로운 단백질을 만드는 기술”로 이야기됩니다. 실제로, 갤럭스의 AI 단백질 설계 플랫폼 ‘갤럭스디자인(GaluxDesign)’은 자연에 없는 새로운 단백질을 처음부터 설계하는 기술입니다. 하지만 신약개발에서 중요한 문제는 또 있습니다.
우리 몸에는 이미 강력한 기능을 가진 단백질들이 많습니다. 면역세포를 깨우고, 염증을 조절하고, 암세포를 공격하도록 돕는 단백질도 있습니다. 문제는 이런 단백질들이 그대로는 좋은 약이 되기 어렵다는 점입니다. 너무 강하게 작동해 부작용을 일으키거나, 몸 안에서 쉽게 억제되거나, 원하는 부위가 아닌 곳에서도 작동할 수 있기 때문입니다.
그렇다면 우린 이렇게 질문할 수 있습니다.
특정 기능을 가진 자연 단백질을, 더 안전하고 효과적으로 작동하는 치료제로 최적화 할 수 있을까요?
갤럭스가 이번 AACR 2026에서 발표한 PD-1/IL-18v 이중항체는 이런 문제를 AI 단백질 설계 기술로 어떻게 풀 수 있는지 보여주는 사례입니다.
AACR 2026에서 포스터 초록을 발표하는 갤럭스 박태용 부사장
이번 연구에서 갤럭스는 AI 기반 단백질 설계 플랫폼인 갤럭스디자인을 활용해 IL-18이라는 면역 단백질을 다시 설계했습니다. IL-18이 가진 항암 면역 활성은 살리되, 치료제로 사용하기 어려웠던 한계를 줄이는 것이 목표였습니다.
IL-18은 무엇일까?
IL-18은 우리 몸의 면역 반응에 관여하는 단백질입니다. 조금 더 정확히 말하면 사이토카인이라는 물질입니다.
사이토카인은 면역세포들이 서로 신호를 주고받을 때 사용하는 일종의 메신저입니다. 면역세포에게 “움직여라”, “공격을 시작해라”, “더 강하게 반응해라” 같은 지시를 전달하는 역할을 합니다.
IL-18은 그중에서도 NK 세포와 CD8⁺ T 세포처럼 암세포를 공격하는 데 중요한 면역세포를 활성화하는 사이토카인입니다. NK 세포는 비정상 세포를 빠르게 찾아 제거하고, CD8⁺ T 세포는 암세포를 직접 공격하는 역할을 합니다. 그래서 IL-18은 항암 면역을 강화할 수 있는 유망한 단백질로 주목받아 왔습니다.
하지만 IL-18을 그대로 치료제로 쓰기에는 어려움이 있었습니다. 그 이유에 대해 알아보겠습니다.
강력한 단백질이 항상 좋은 약이 되는 것은 아니다
IL-18의 장점은 강력한 면역 활성이지만, 이 장점은 동시에 단점이 될 수 있습니다
면역을 강하게 자극하는 물질이 몸 전체에서 작동하면, 암세포가 있는 곳뿐 아니라 정상 조직에서도 면역 반응이 과도하게 일어날 수 있습니다. 이 경우 염증성 부작용이 생길 수 있죠. 쉽게 말해, 암을 공격하려고 면역을 깨웠는데 몸 전체가 과하게 반응할 위험이 있는 것입니다.
또 하나의 문제는 IL-18BP입니다.
IL-18BP (IL-18 binding protein)은 우리 몸 안에 원래 존재하는 단백질로, IL-18에 달라붙어 그 기능을 막습니다. 면역 반응이 지나치게 강해지지 않도록 조절하는 자연적인 안전장치라고 볼 수 있습니다.
문제는 치료제 관점에서는 이 안전장치가 장벽이 될 수 있다는 점입니다. IL-18을 약으로 넣어도 IL-18BP가 먼저 붙어버리면, IL-18이 면역세포를 제대로 활성화하기 전에 기능이 차단될 수 있습니다.
갤럭스디자인의 목표: 필요한 조건을 가진 물질로 다시 설계하다
따라서 이번 연구의 핵심은 필요한 곳에서만 제대로 작동하는 IL-18을 만드는 것이었습니다. 이를 위해 갤럭스는 IL-18의 변이체인 IL-18v를 설계했습니다. 자연 상태의 IL-18을 그대로 활용하면서, 치료제에 더 적합하도록 일부 특성을 바꾼 형태입니다.
IL-18v는 다음과 같이 크게 세 가지 목표를 가지고 설계되었습니다.
IL-18BP와의 결합 피하기
IL-18v는 IL-18BP가 잘 달라붙지 못하도록 설계되었습니다. 이렇게 하면 몸 안에 IL-18BP가 있어도 IL-18v가 쉽게 막히지 않고 기능을 유지할 수 있습니다.
불필요한 전신 활성 줄이기
IL-18이 면역세포에 신호를 전달하려면 IL-18Rα라는 수용체와 결합해야 합니다. 수용체는 세포 표면에 있는 “신호를 받는 장치”라고 생각하면 됩니다. IL-18이 이 수용체에 결합하면 면역세포 안으로 활성 신호가 전달됩니다.
갤럭스는 IL-18v가 IL-18Rα에 너무 강하게 결합하지 않도록 설계했습니다. 이렇게 하면 종양 주변이 아닌 곳에서 IL-18v가 불필요하게 면역 반응을 일으킬 가능성을 낮출 수 있습니다.
암 주변에서 활성 다시 살리기
결합력을 낮추면 부작용 위험은 줄어들 수 있지만, 필요한 곳에서의 효과까지 약해질 수 있습니다. 그래서 갤럭스는 IL-18v를 PD-1을 타깃하는 항체와 연결했습니다.
PD-1은 면역세포 표면에 있는 단백질입니다. 특히 암 주변의 면역세포에서 많이 관찰됩니다. 암은 종종 PD-1과 관련된 경로를 이용해 면역세포의 공격을 약하게 만듭니다. 그래서 PD-1은 면역항암제 개발에서 중요한 타깃으로 잘 알려져 있죠.
갤럭스의 전략은 IL-18v를 PD-1을 인식하는 항체와 결합시켜, PD-1을 가진 면역세포 근처에서 IL-18v가 다시 강하게 작동하도록 만드는 것이었습니다. 쉽게 말해 IL-18의 힘을 몸 전체에 퍼뜨리는 것이 아니라, 항암 면역이 필요한 현장으로 데려가 작동시키는 방식입니다.
(+부가 설명) PD-1/IL-18v 이중항체란?
PD-1/IL-18v 이중항체는 조금 복잡해 보이지만, 개념은 어렵지 않습니다.
또 다른 이름으로는 면역사이토카인이라 불릴 수 있는데요. 이는 항체와 사이토카인을 결합한 형태의 치료제입니다. 항체는 특정 표적을 찾아가는 역할을 하고, 사이토카인은 면역세포를 활성화하는 역할을 합니다. 즉 항체가 원하는 위치로 안내하고, 사이토카인이 그곳에서 면역 반응을 강화하는 방식입니다.
이번 경우에는 PD-1을 인식하는 항체에 IL-18v를 결합했습니다. 그래서 PD-1을 발현하는 면역세포 주변에서 IL-18v의 활성이 살아나도록 설계한 것이죠.
이 접근의 핵심은 약물이 몸 전체에서 무차별적으로 작동하는 것이 아니라, 항암 면역 반응이 필요한 환경에서만 선택적으로 더 잘 작동하도록 만드는 것입니다.
실험으로 확인한 결과물
설계된 IL-18v는 다양한 실험을 통해 검증되었습니다. 결합 특성, 단백질 안정성, 신호전달 활성, 면역세포 활성화, 항종양 효능을 순차적으로 평가했습니다.
먼저 IL-18v가 IL-18BP의 억제를 피할 수 있는지 확인했습니다. 그 결과 IL-18v는 의도한 대로 IL-18BP에 의해 기능이 막히지 않았습니다.
단백질 안정성도 확인됐습니다. 치료제로 개발되려면 단백질이 쉽게 불안정해지지 않아야 하는데요. IL-18v는 야생형(wildtype) IL-18보다 향상된 열 안정성을 보였습니다.
또한 IL-18Rα에 대한 결합력이 의도한 대로 낮아진 점도 확인됐습니다. 이는 불필요한 면역 활성을 줄이기 위한 중요한 조건입니다.
가장 중요한 부분은 PD-1이 있을 때와 없을 때의 차이였습니다. PD-1이 없는 세포에서는 IL-18v의 활성이 낮게 유지되었습니다. 반면 PD-1을 발현하는 세포에서는 사이토카인 신호가 강하게 회복되었습니다.
이 결과는 PD-1/IL-18v가 단순히 강한 면역 활성 물질이 아니라, 특정 환경에서 활성이 살아나도록 설계된 분자라는 점을 보여줍니다.
동물 모델에서 확인한 항암 효과
동물모델에서도 의미 있는 결과가 확인되었습니다.
PD-1 치료에 잘 반응하지 않는 CT26 및 B16-F10 모델에서 mPD-1/IL-18v 마우스 대체 이중특이성 항체는 반복 투여 조건에서도 체중 변화는 최소화하면서 90% 이상의 종양 성장 억제 효과를 보였습니다.
hPD-1 knock-in 마우스에서도 hPD-1/IL-18v 마우스 대체 이중항체는 강한 항종양 활성을 보였고, 체중 변화는 미미했습니다.
hIL-18R knock-in 마우스에서도 마찬가지로 mPD-1/IL-18v 이중항체는 안정적인 체중을 유지하면서 우수한 항종양 효능을 나타냈습니다.
체중 변화가 크지 않았다는 점은 중요합니다. 전임상 단계에서 체중은 전신 독성 가능성을 간접적으로 보여주는 지표 중 하나로 활용되기 때문입니다. 즉 이번 결과는 IL-18의 강력한 면역 활성은 살리면서도, 전신 부작용에 대한 우려를 낮출 수 있는 가능성을 보여주는 것이죠.
본 연구가 가지는 의미
이번 PD-1/IL-18v 이중항체 파이프라인은 갤럭스디자인이 신약개발에서 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주는 사례입니다.
갤럭스디자인은 새로운 단백질을 설계하는 AI 단백질 설계 플랫폼입니다. 하지만 갤럭스디자인은 완전히 새로운 단백질을 만드는 데 그치지 않고, 이미 강력한 생물학적 기능을 가진 기존 단백질을 치료제에 적합한 새로운 물질로 최적화하고 재설계하는 기능도 가지고 있습니다.
갤럭스가 지향하는 AI 단백질 설계는 단순히 서열을 만드는 데서 끝나지 않습니다. 좋은 생물학적 아이디어를 실제 치료제 후보로 발전시키기 위해 설계와 실험 검증, 약물 특성 개선, 전임상 효능 평가까지 연결하는 것이 목표입니다.
PD-1/IL-18v 이중항체는 그 가능성을 보여주는 하나의 예입니다. 앞으로도 갤럭스는 갤럭스디자인을 통해 새로운 단백질을 설계하는 것을 넘어, 기존 단백질의 잠재력을 효과적인 치료제 개발로 연결하는 신약개발 플랫폼으로 확장해가고자 합니다.
자세한 내용은 아래 포스터 원본으로 확인하실 수 있습니다.
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