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[BIOplus 2019] 인공지능을 활용한 신약개발
[BIOplus 2019] 인공지능을 활용한 신약개발
  • 안선희 기자
  • 승인 2019.11.15 16:10
  • 댓글 0
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캐나다 Cyclica, polypharmacology 연구에 인공지능 활용
Netvation Partners 이동호 설립자가 BIOplus 2019의 'AI 신약개발' 세션의 개회사를 진행중이다
Netvation Partners 이동호 설립자가 BIOplus 2019의 'AI 신약개발' 세션의 개회사를 진행중이다

[바이오플러스] "바야흐로 '4차 산업'이라는 단어가 매일 매체를 휩쓸고 다니는 시대가 찾아왔다"라고 BIOplus 2019 좌장을 맡은 네트베이션 파트너스(Netvation Partners) 이동호 설립자는 이야기하며 이번 BIOplus 2019의 'AI 신약개발' 세션을 시작했다.

그는 "2018년 AI Pharma Korea 컨퍼런스가 개최되었을 때만 해도 인공지능(artificial intelligence, A.I.)이 신약 개발에서 어떤 기능을 할까에 대한 생각이 정확하지 않았지만, 1년 사이에 AI 신약 개발에 대한 관심이 높아진 것 같다"며 "다양한 산업체에서 AI가 사용되고 있지만, 바이오 헬스케어 분야는 다양한 분야에서의 전문성을 필요로 하기 때문에 AI가 가장 궁극적으로 도달해야하는 부분이 아닌가라는 생각이 든다"고 말했다.

또한, "이번 세션을 통해 대한민국의 헬스케어 분야 종사자들이나 제약사들이 AI를 어떻게 보아야할지, 그리고 AI 서비스를 제공하는 업체들과 협력하기 위해서 한국의 업체들은 무엇을 준비해야할지 생각해보았으면 한다"는 말을 더했다.

 

인공지능, 신약개발에 중요한 역할

2018년 10월, 새로운 데이터세트 분석 알고리즘을 통해 신약개발을 하는 회사가 약 2500개에 이르렀다. 이제는 생물리학뿐만 아니라, AI 관련 지식을 기반으로 하는 회사들도 신약개발에 함께 관여한다. 2014년까지만 해도 제약산업에서 인공지능(A.I.)라는 단어가 언급조차 되지 않았던 점을 감안했을 때, AI를 신약 개발에 적용하려는 회사가 기하급수적으로 늘어난 것이다.

대규모의 제약회사들이 오픈소스 플랫폼을 이용해 타겟의 동정을 밝혀내고, 많은 연구소들이 이러한 알고리즘을 통해 비즈니스 모델을 바꾸고 있다. 특히 하나의 단백질 타겟과 반응하는 분자를 밝혀내거나, 새로운 분자를 밝혀내기 위해 타겟 중심으로 한(target-centered) 가상 스크리닝을 이용해 신약 설계를 하고있다.

가상 스크리닝을 통해 사용자는 특정 단백질에 대해 고친화성(high affinity)를 가지고 작용하는 분자를 쉽게 밝혀낼 수 있다. 하지만 이 단백질이 보다 복잡한 생물환경에 들어가게 된다면 300여개의 예상치 못한 off-target 상호작용을 이루게 되며, 실제로 10개 중 7개의 항암제는 원래 고안한 타겟 외의 여러가지 다른 타겟들과 상호작용을 한다고 Naheed는 말했다. 분자가 한개일지라도 polypharmaceutical한 성질이 있기 때문이다.

Cyclica의 설립자이자 CEO인 Naheed Kurji가 polypharmacology 연구에 있어서 인공지능의 활용에 대해 설명중이다
Cyclica의 설립자이자 CEO인 Naheed Kurji가 polypharmacology 연구에 있어서 인공지능의 활용에 대해 설명중이다

Cyclica, Polypharmacology 예측에 AI 사용

캐나다 바이오기업 씨클리카(Cyclica)의 설립자이자 CEO인 Naheed Kurji는 현재 AI의 한계를 짚었다. AI는 잘 설계되고 고품질이며 균형잡힌 데이터에 대한 의존도가 높고, 특히 제약산업의 R&D에 있어서는 해당 데이터가 많이 필요하다는 것이다. 그는 이러한 한계 때문에 AI가 연산적인 생물물리학적 접근((computational biophysical approach)을 증폭하는 데에 사용되는 것이 가장 좋다고 믿고 있으며, Cyclica의 통합 약물 발견 플랫폼이 이와같이 AI을 사용하고 있다고 전했다. Polypharmacology를 예측하는데에 있어 AI을 사용하는 것이 바로 그 사례이다. 

Cyclica는 7년 전 Polypharmacy라는 프로그램을 시작하여 가상 스크리닝을 빨리 진행하고 더 많은 결과를 도출하는 것 이외에 소분자에 집중하기 시작했다. 모든 단백질 타겟 중 해당 소분자와 상호작용이 가능한 모든 후보를 밝혀보고자 한 것이다. 이와 관련하여 Cyclica에서 2014년에 1세대 플랫폼으로 내놓은 것이 LigandExpress다.

이는 업계에서 동종 최초로 소분자로 전체 proteome에 대한 스크리닝을 진행하고, 유저 인터페이스(UI)를 통해 과학자들에게 보다 더 깊은 통찰을 제공하여 분자 구조에 대해 밝혀낼 수 있도록 개발된 플랫폼이다. Cyclica는 LigandExpress를 통해 과학자들이 신약 개발에 대해 생각하는 방법이 single drug paradigm에서 multi drug paradigm으로 바뀌길 바랬다고 전했다. LigandExpress는 POEM과 matchmaker가 구동될 수 있도록 하여 target deconvolution을 가능케 했다.

Cyclica는 이번 달 7일 유한양행과의 파트너십을 발표를 하며, 두개의 멀티타겟 항암제를 개발하는 플랫폼을 진행중이라고 밝혔다. 또한 한국 기업들과의 협업하며 연산적 플랫폼(computational platform)을 기반으로 신약개발의 새로운 조류를 가져오고자 한다고 전했다.

 


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