차이-2, AI 기반 신규 항체 설계로 16% 성공률 달성

Chai Discovery 팀이 Chai-2를 발표하며, 새로운 항체 설계 분야에 혁신을 가져오고 있습니다. Chai-2는 다중 모드 생성형 AI 플랫폼으로, 사전 결합체가 없는 상태에서 항체와 단백질 바인더를 설계할 수 있는 능력을 보여주며, 기존 방법 대비 100배 이상의 성능 향상을 이뤘습니다. Chai-2: AI로 항체와 단백질 바인더를 설계하다 Chai Discovery 팀은 Chai-2를 소개하여, 항체와 단백질 바인더의 de novo 설계를 가능하게 하는 다중 모드 생성형 AI 플랫폼을 개발했습니다. 이 시스템은 기존 방식과 달리 대규모 고속 스크리닝 없이도 기능적인 바인더를 24구멍 웰 플레이트에서 안정적으로 설계할 수 있으며, 52개의 새로운 대상 물질을 실험한 결과 16%의 실험 성공률을 기록했습니다. 이는 50%의 대상 물질에 대해 2주 이내에 컴퓨터 설계부터 wet-lab 검증까지 완료함을 의미합니다. 이러한 성과는 분자 공학 분야에서 확률적 스크리닝에서 결정적 생성으로의 패러다임 전환을 나타냅니다. AI로 구현된 de novo 설계 Chai-2는 모든 원자 단위의 생성 설계 모듈과 항체-항원 복합체 구조를 예측하는 폴딩 모델을 통합하고 있습니다. 이 모델은 Chai-1보다 두 배의 정확성을 제공하며, 사전 결합체가 필요하지 않은 zero-shot 환경에서 scFvs와 VHHs 같은 항체 모달리티의 시퀀스를 생성합니다. 이 접근법은 각 대상 물질에 대해 ≤20개의 항체나 나노바디를 설계하고, 대규모 고속 스크리닝 과정을 생략할 수 있게 합니다. 다양한 단백질 대상에 대한 벤치마킹 Chai-2는 알려진 항체 시퀀스나 구조와 유사성이 없는 대상 물질에 대해 엄격한 실험 검증을 거쳤습니다. 바이오레이어 인터페론메트리(BLI)를 사용해 결합성을 테스트한 결과, Chai-2는 TNFα와 같은 어려운 대상에서도 성공적으로 바인더를 발견했습니다. 많은 바인더들은 피코몰(PM)에서 낮은 나노몰(nM) 범위의 해리 상수(KD)를 보여주었으며, 이는 높은 결합력을 의미합니다. 신규성, 다양성, 특이성 Chai-2가 생성한 바인더들은 구조적 및 시퀀스적으로 알려진 항체들과 구별되었습니다. 구조적 분석 결과, Chai-2가 설계한 항체들은 알려진 항체들과 유사한 모양을 가지지 않으며, 독특한 접힘 패턴을 보였습니다. 추가 평가에서는 오프-타겟 결합이 낮고, 트라스투주맙(Trastuzumab)과 이케키주맙(Ixekizumab) 등의 임상용 항체와 유사한 폴리리랙티브 프로파일을 확인했습니다. 설계 유연성과 맞춤화 Chai-2는 일반적인 바인더 생성뿐만 아니라, 다양한 요구사항에 맞춘 설계를 지원합니다. 크로스 리액티비티 사례 연구에서, Chai-2가 설계한 항체는 인간과 원숭이 변이 단백질 모두에 대해 나노몰(nM) 범위의 KD 값을 보여주며, 이는 사전 임상 연구와 치료제 개발에 유용함을 입증했습니다. 약물 발견 분야의 의미 Chai-2는 기존의 생물학적 약물 발견 과정을 몇 달에서 몇 주로大幅缩短, 단 한 번의 설계로 실험적으로 검증된 리드를 제공합니다. 그 높은 성공률, 설계의 신규성, 그리고 모듈화된 프롬프트 조합은 치료제 발견 워크플로에서 패러다임의 변화를 가져옵니다. 이 플랫폼은 항체를 넘어 미니단백질, 매크로사이클, 효소, 그리고 작은 분자에까지 확장될 수 있으며, 미래에는 비특이적 항체(bispecifics), 약물-항체 결합체(ADCs), 그리고 물리화학적 특성 최적화(예: 점도, 응집) 등으로 발전할 예정입니다. 산업 내 평가 Chai-2의 출시는 AI가 실제 약물 발견 환경에서 어떤 성과를 낼 수 있는지를 새롭게 설정하는 중요한 이정표가 되었습니다. 이 시스템은 분자 설계 분야에서 AI의 역할을 크게 강화시키며, 기존의 시간과 비용이 많이 들던 스크리닝 과정을 획기적으로 줄일 수 있는 기회를 제공합니다. Chai Discovery 팀은 이 연구의 성공을 통해 AI 기반 약물 설계의 미래를 밝히고 있습니다. Chai Discovery 팀은 항체 설계 분야에서 세계 최고 수준의 성능을 자랑하며, 이번 연구는 AI를 활용한 분자 설계 분야의 새로운 기준을 설정하였습니다. 팀은 앞으로도 지속적인 연구와 개발을 통해 더 많은 혁신을 선보일 것으로 기대됩니다.