화학저널

bitBiome, 효소법 사업화 박차 … 15억개 데이터베이스에 AI까지 접목

일본 바이오벤처 bitBiome이 화학기업과의 촉매 공동연구 확대를 추진한다.
bitBiome은 세계 최대수준의 게놈 데이터베이스와 3차원 구조 해석기술 등을 활용한 효소 탐색능력과 엔니지어링 능력을 바탕으로 효소를 촉매화하는 효소법 솔루션을 공급한다.
일반적으로 바이오제조 분야에서는 물질 생산능력을 최적화한 스마트 셀로 화합물을 생산하는 발효법이 유명한데 효소법은 발효법과 달리 촉매 기능을 지닌 단백질(효소)을 사용해 화합물을 합성한다.
효소법은 2형 당뇨병 치료제인 시타글립틴(Sitagliptin), 지력증강제와 수처리제로 사용하는 아크릴아미드(Acrylamid) 등에서 상용화된 바 있다.
bitBiome은 효소법이 발효법과 비교했을 때 반응단계 숫자와 러닝코스트에서 우위에 있는 것으로 평가하고 있다. 또 발효법은 원료와 화합물에 생체 독성이 있으면 세포를 손상시켜 생산성이 저하되는 문제가 있으나 효소법은 효소의 내성을 향상시킬 수 있어 원료와 화합물의 종류에 대한 제약이 적은 편이다.
bitBiome은 개별 미생물을 젤 캡슐에 집어넣어 해석하는 독자적인 싱글게놈 해석기술로 현재 15억개 이상의 게놈을 수집해 목표 효소 플랫폼의 기반을 확립했다.
기존 기술처럼 미생물을 단리배양해 효소를 획득할 필요가 없어 더 많은 게놈을 수집할 수 있고 더 정밀한 데이터를 확보할 수 있다.
bitBiome은 독자적인 데이터베이스 덕분에 목표 효소의 아미노산(Amino Acid) 배열을 좁히는 작업에서 차별화할 수 있으며 3차원 구조 해석을 통한 구조적인 접근도 가능하다.
효소는 20종류의 아미노산이 펩타이드(Peptide) 결합을 형성해 접힘을 이루고 있는데 아미노산 배열의 상동성이 낮아도 구조적으로 목표와 근접하면 활성 효소를 발견할 가능성이 있다.
아미노산 배열의 상동성이 50% 이하에서도 촉매 활성을 지니는 PET(Polyethylene Terephthalate) 분해효소를 발견한 사례도 있다. 
중요한 것은 기질과 결합해 촉매 반응을 일으키는 효소의 활성 부위인 포켓으로, 기질 포켓이 작을수록 특정 반응을 일으키는 분자가 제한되고 기질 특이성이 높아지기 때문에 기질 포켓 주변의 전하와 수소결합, 친수성, 소수성 등 표면의 특징을 해석해 후보 효소의 유망도를 서열화한 다음 로보틱스를 활용한 고속·대량 스크리닝을 통해 실제로 배양한 효소의 활성도를 조사하고 AI(인공지능)를 활용한 기계학습으로 변이된 부분을 특정해 효소의 기능을 개변·향상시킬 수 있다.
특히, 표적의 기질과 유사 효소를 특정하면 실험규모를 크게 줄여 단기간에 목적 효소를 취득할 수 있는 메리트가 있다.
bitBiome은 최종적으로 파트너에게 효소를 공급하거나 라이선스를 통해 상용화를 촉진하는 비즈니스 모델을 추진한다. 현재 파트너를 확충하는 단계에 있으며 식품 생산기업과 화학기업을 주로 조준하고 있다.
특히, 화학기업의 SDGs(지속가능한 개발목표)와 관련된 다양한 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 자신하고 있으며 이미 Kaken, TOK, 아지노모토(Ajinomoto)와 공동개발 계약을 체결했다.
bitBiome은 상온·상압에서 합성 가능한 효소법으로 금속 촉매를 대체하려는 환경부하 저감 수요가 증가하고 것으로 파악하고 있다.
bitBiome은 2023년 발효생산팀을 설립해 전세계 위탁처와 연계하면서 발효 생산능력을 확대했으며 산업화의 가교역할을 수행할 수 있는 체제를 정비하는 작업에 착수했다. 또 파트너 확대를 위해 2023년 설립한 미국법인 활용을 확대할 방침이다.
한편, 자사 효소 개발을 추진하고 후보효소를 더 효율적으로 탐색할 수 있는 알고리즘을 독자적으로 갖추는 방안을 검토하는 등 사업화에 박차를 가할 계획이다. (윤)