[바이오타임즈] 바야흐로 본격적인 인공지능(AI) 혁명이 전개되고 있다. 4차 산업혁명 시대, 인공지능(AI)이 일상생활 속에 실현되며 가속화하고 있다. 의료계도 산업계 동향 변화에 따라 AI 의료 기술을 접목하며 빠른 속도로 변화가 이뤄지고 있다. 제약바이오 기업은 물론 대기업에 빅테크까지 가세해 초거대 시장을 예고하고 나섰다. 

◇ 글로벌 제약사 및 빅테크 기업도 AI 의료 기술 경쟁 가세

의료 진단, 디지털 헬스, 신약 개발 등 AI가 여러 의료 분야에 활발하게 접목되고 있다. 특히 AI 신약 개발 시장의 성장 잠재력이 높게 평가된다.

올해 2월 KISTI가 발간한 ‘ASTI 마켓 인사이트 제135호: AI 신약 개발’ 보고서에 따르면 AI 신약 개발 세계 시장 규모는 매년 45% 이상 성장해서 오는 2027년에는 40억 350만 달러(5조 704억 원)에 이를 것으로 전망된다.

AI 신약 확대 전망에 따라 글로벌 제약사는 R&D에 막대한 투자를 진행하며 성장을 더욱 촉진하고 있다. 화이자, 노바티스, 얀센, 머크, 애벗래버레토리스, 존슨앤존슨 등 글로벌 제약사는 이미 자체 연구 인력 증원을 비롯 AI 신약 개발을 위한 인수합병(M&A) 등에 적극 나선 상황이다.

챗GPT 등 AI 기술 발전으로 데이터 처리 속도와 활용도가 획기적으로 높아짐에 따라 대기업과 빅테크 기업들의 헬스케어 진출 움직임도 빠르게 진행되고 있다.

시장조사 기관 프리시던스 리서치에 따르면, 헬스케어 분야에서 생성형 AI 시장 규모는 2022년 10억 7,000만 달러(약 1조 3,600억 원)에서 2032년 217억 4,000만 달러로 20배 가까이 급증할 전망이다.

구글 클라우드는 지난 5월 신약 개발 기간과 비용을 대폭 절감하는 AI 기반 도구(타깃 앤드 리드 식별 제품군, 멀티오믹스 제품군)를 출시하는 등 의료 및 바이오 분야 확대에 적극적이다.

자사 AI 바드를 기반으로 만든 ‘메드-팜2′와 오픈AI의 최신 모델 GPT-4은 이미 의료 현장에 도입됐다. 메드-팜2는 의학적 질문에 답을 생성하고 문서를 요약하거나 건강 데이터를 정리하는 데 활용된다.

지난 4월부터 미국 메이요 클리닉 등 병원에서 시험 적용되고 있으며, 현재 미국 내 일부 의료 기관에서는 챗GPT-4를 진료에 사용할 수 있는지 테스트하고 있다.

페이스북의 모회사 메타는 지난달 자사에서 개발한 AI인 'ESM 폴드'를 이용해 바이러스와 미생물의 단백질 약 6억 개 이상을 예측한 결과를 공개했다.

마이크로소프트는 노바티스와 함께 AI 혁신연구소를 설립해 세포·유전자 치료제 개발을 진행 중이다. 지난 4월에는 건강 소프트웨어 회사인 에픽과 챗GPT를 사용해 환자들에게 메시지를 작성할 수 있는 챗봇을 구축했다.

애플은 애플워치를 통해 사용자들의 심전도, 심박수 등 건강 정보를 수집하고 있다. 최근에는 ‘쿼츠(Quartz)’라는 AI 건강 코치 기능을 개발하고 있는 것으로 알려졌다.

그 외 영국의 베네볼렌트AI는 얀센과 협력해 임상 단계 후보물질 평가, 난치성 표적 신약 개발에 착수했으며, 머크는 아톰와이즈의 AI 기술을 도입해 하루 만에 에볼라에 효과가 있는 신약 후보 물질을 2개나 찾아내는 성과를 얻었다.
 

◇ 국내 AI 신약 개발 파이프라인 총 104건…기업 간 협력으로 제약·바이오 강국 성장 가속화

국내 대기업들도 AI를 활용한 신약 개발에 본격적으로 나서면서 시장 경쟁에 합류했다. 대표적으로 LG그룹이 미래 성장 동력으로 집중적으로 육성한 초거대 AI '엑사원'이 진화를 거듭해 오는 9월부터 정식 서비스에 돌입한다.

LG가 새롭게 선보인 초거대 멀티모달 AI 엑사원 2.0은 ▲유니버스(Universe) ▲디스커버리(Discovery) ▲아틀리에(Atelier) 등 3대 플랫폼으로 구성됐다. 특히 '엑사원 디스커버리'는 새로운 과학적 사실을 탐구하는 지식 탐색 플랫폼으로, 화학이나 바이오 등의 분야에서 쓰일 수 있어 신소재·신물질·신약 개발을 돕는다.

카카오브레인 AI 신약연구팀은 지난 11일 단백질 구조 예측 프레임워크 '솔벤트(Solvent)'를 공개했다. 회사는 솔벤트를 통해 연구 비용 절감과 더불어 신약 설계 단계 및 소요 시간 단축 효과를 기대하고 있다.

네이버는 AI가 온라인으로 환자들의 이야기를 듣고 진료 사항을 의료 용어로 자동 변환해 기록하는 서비스 ‘스마트 서베이’를 개발했다.

삼성전자의 갤럭시 워치에 탑재된 ‘바이오 엑티브센서’는 혈압, 심전도뿐 아니라 수면 사이클과 수면 깊이까지 분석한다. 이 데이터를 기반으로 개인 맞춤형 수면 코칭 프로그램을 제공한다. 최근에는 불규칙 심장 리듬 알림 기능도 식품의약품안전처에서 허가받았다.

제약사의 움직임도 더욱 활발하게 전개되고 있다. 국내 AI 신약 개발 파이프라인은 2020년에 폭증하기 시작했다. 2018년까지 누적 4건에 불과한 파이프라인이 2019년 16건, 2020년 44건, 2021년 89건, 2022년 105건으로 확대됐다.

2023년 기준 15개 AI 신약 개발 기업의 신약 파이프라인은 후보물질 개발 71건, 전임상 26건, 임상 7건 등 총 104건에 이른다. 임상 단계별로 보면, 임상 1상 단계에 있는 약물이 5건, 임상 2상 심사 진행 중인 건이 2건이다.

또, AI팀을 신설하거나 AI 스타트업과 협력 연구를 진행하는 기업들이 2019년 5~6개에서 2023년 30여 개로 6배 이상 확대됐다. AI 신약 개발 스타트업도 4년 새 50여 개로 5배 가까이 늘었다.

유한양행, SK케미칼, 대웅제약, 삼진제약, 경동제약, GC녹십자, 한미약품, 동화약품, JW중외제약, 보령제약, HK이노엔 등은 자체적으로 AI 기술을 도입하거나 전문기업과 협업해 AI 신약 개발에 적극적으로 참여하고 있다.

유한양행은 AI 기반 신약 개발 스타트업 아이젠사이언스와 AI 기반 항암신약 작용 기전 규명을 위한 연구 협력 계약을 체결했다.

SK케미칼은 국내외 AI 신약 개발 기업과 협업을 이어 나가고 있다. 지난해 2월에는 닥터노아바이오텍과 협업 1년 2개월 만에 비알코올성지방간염과 특발성폐섬유증 치료 후보물질을 발굴하고 특허를 출원했다.

대웅제약은 AI 신약팀을 자체 구성해 신약 후보 물질 발굴에 나섰다. 삼진제약도 인실리코팀을 별도로 꾸리고 전문가를 고용해 자체적으로 인공지능 신약 개발을 시도하고 있다.
 

◇ “의료계 혁신 가져올 수 있지만, 확실한 검증 담보돼야 할 것”

AI가 의료 분야에서 높은 관심을 받는 가장 큰 이유는 신약 개발 기간과 비용을 획기적으로 줄이고, 성공률까지 높일 수 있는 기술이기 때문이다.

AI가 도입되면 수십 명의 연구자가 투입돼야 할 일을 단기간에 처리할 수 있다. AI가 후보물질 설계부터 시작해 유전체 등 생체 정보 데이터를 기반으로 임상시험을 설계하고 최적의 환자군을 도출하기 때문에 불확실성을 최소화할 수 있다. 하지만 아직 의료 AI를 신뢰하지 못하는 의견도 많다.

업계 관계자는 "제약바이오 산업계는 경쟁기업 간 데이터 협력을 가능하게 하는 AI 신약개발플랫폼 구축으로 신약 개발 비용이 획기적으로 절감되고 산업계 AI 도입과 활용 속도가 크게 높아질 것”이라고 말했다. 이어 “AI 신약 개발에 과감한 투자를 바탕으로 제약·바이오 강국으로 도약해야 한다”고 제언했다.

다만, “신약 개발뿐만 아니라 의료계 전반적으로 AI 기술이 접목되며 활성화되는 추세에 AI에 대한 규제 당국의 확실한 검증이 담보돼야 한다”며 “부정확한 진단과 치료는 개인의 건강을 위협하고 의사결정의 책임소재 문제와 의료현장의 혼란을 유발하는 등의 문제를 낳을 수 있어 국가가 엄격한 규제와 검증을 해야 할 필요가 있다”고 강조했다.

[바이오타임즈=김가람 기자] news@biotimes.co.kr

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