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과학기술 분야 핫 이슈 ‘양자컴퓨터’, 신약개발 가속화 기대

출처 한국생명공학연구원 조회수 479
발간일 2021-11-22 등록일 2021-11-22
첨부파일

BioINwatch21-79(11.9)●과학기술 분야 핫 이슈 ‘양자...(182.373 KB)

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BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-79 

과학기술 분야 핫 이슈 ‘양자컴퓨터’, 신약개발 가속화 기대

  

◇ 최근 뜨거운 관심을 받고 있는 양자컴퓨터, 신약개발을 위한 구조 생물학 분야에 활용 등 다양한 가능성을 기대하고 있어 바이오 분야의 R&D 혁신을 앞당길 수 있을 것이라는 의견 제시
    ▸주요 출처 : Nature Methods, Biology begins to tangle with quantum computing, 2021.6. 바이오스펙테이터, 베링거, 구글과 ‘양자 컴퓨팅’ 신약개발 파트너십, 21.1.13, 사이언스타임즈, 양자컴퓨터가 바이오기술 혁명 앞당긴다?, 2020.5
 
▣ 바이오의약 분야의 과학자들은 최근 뜨거운 관심분야인 양자컴퓨터가 생물학 분야에 어떻게 활용될 것인지 대해 논의를 시작
 
 ○ 과학자들은 양자컴퓨팅이단백질 설계와 같은 구조생물학의 영역에서 알고리즘 및 기계학습 접근방식을 개발하고 적용하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 탐구
 
 ○ 양자컴퓨팅이 ‘아직 준비되지 않은 기술(A technology that is coming but not ready yet)’이지만 컴퓨터 생물학(Computational Biology)에 대한 관심이 보다 증가하고 있으며,
   - 특히 막스플랑크 정보학 연구소에서는 양자컴퓨팅의 연구계획에 생명 과학의 조합 최적화 및 기계학습에 양자컴퓨팅을 적용하는 방법이 포함되어 있다고 언급
 
▣ 전문가들은 약물 설계 및 구조생물학 분야의 계산이 양자컴퓨팅에 가장 적합한 생물학 영역으로 제시
 
 ○ 그동안 연구자들은 약물 설계에서약물 분자의 원자가 배열될 수 있는 수많은 확률과 방법에 직면하고 있었으며, 약물이 수행하는 특정 기능에 가장 적합한 방법을 찾기 위해 고민
 
 ○ 특히 단백질의 접힐 구조를 예측하려면 아미노산 사슬이 꼬일 수 있는 수많은 구조에서 가장 에너지가 낮은 아미노산 구조를 찾아야 함
   - 펩타이드와 단백질은 아미노산의 기본 골격(backbone)으로 구성되며 이 백본에 측쇄가 매달려 있는데 각 유형의 아미노산은 대부분 제각기 다른 형태의 측쇄가 부착
   - 특정 아미노산 서열로 단백질 기본 골격을 구성할 때 에너지가 최소화된 구조를 이루도록 각 위치에서 하나의 아미노산 로타머(회전 이성질체)를 선택하는 것이 설계의 중요한 과제
 
 ○ 최근 베링거인겔하임구글 퀀텀 AI와의 3년간 파트너십을 체결하는 등 산업분야에서도 양자컴퓨터 활용, 신약개발에 적용하는 프로그램 추진
   - 구글의 최첨단 양자컴퓨터를 활용하여 분자 동력학(molecular dynamics) 시뮬레이션을 통한 질병 관련 분자 메커니즘 규명에 집중할 계획
     ※ 베링거인겔하임의 CADD(Computer Aided Drug Design, 컴퓨터 기반 신약 디자인) 전문가들은 구글의 양자컴퓨터 및 알고리즘 리소스를 통해 in silico 상에서 고분자 및 저분자 약물, 효소, 세포 그리고 단백질 등 고정된 상태를 파악하기 어려운 분자 간의 상호작용 모델링을 연구할 계획
 
▣ 전문가들은 ‘양자컴퓨터가 신약개발 난제 해결 등 바이오기술 혁명을 앞당길 수 있다’라고 제언
 
 ○ 국내 양자컴퓨터 이론의 권위자인 김재완 고등과학원 계산과학부 교수도 ‘바이오 기술 혁명을 앞당기는 퀀텀컴퓨팅’ 주제로 발표하면서,
   - “양자컴퓨터가 신약개발에서 생겨나는 수많은 변수들을 해결할 수 있기 때문에 전염병 치료제 개발 등 바이오 분야에 혁신을 가져올 수 있으나 아직은 개발 초기 단계이기 때문에 앞으로 좀 더 시간이 필요하다”고 설명
 
<스트롱코리아 포럼 2020, 바이오기술 혁명 앞당기는 퀀텀 컴퓨팅 주제 발표>

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   출처 : 사이언스타임즈, 양자컴퓨터가 바이오기술 혁명 앞당긴다?, 2020.5



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