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희귀질환부터 혁신 항암제까지...대세는 인공지능 이용한 신약 개발
희귀질환부터 혁신 항암제까지...대세는 인공지능 이용한 신약 개발
  • 정민아 기자
  • 승인 2022.02.22 18:17
  • 댓글 0
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AI 신약 개발 시장 매년 40%씩 성장, 2024년에는 40억 달러 규모 예상
AI 활용한 신약 개발, 시간과 비용 대폭 절감...파이프라인 확대도 가능
AI에 관한 투자 및 연구, 스타트업과 빅파마의 협업 증가 추세
게티이미지뱅크
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[바이오타임즈] 신약 개발의 중심에 인공지능(AI)이 빠르게 침투하고 있다. 신약 개발에 걸리는 시간은 빨라도 10년. 막대한 기간과 비용이 소요되지만, 1만 개의 후보 약물 중 개발에 성공해 시판까지 가는 경우는 1개에 불과할 정도로 성공확률도 희박하다.

신약 개발에 AI를 활용하면 수많은 화합물을 반복해서 합성·실험하는 전통적 방법에서 벗어나 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한, 파이프라인 확대도 가능하다.

마켓인사이트에 따르면 AI 신약 개발 시장 규모는 매년 40%씩 성장해 2024년에는 40억 달러(약 4조 7,500억 원)에 이를 것으로 보고 있다.

생명공학연구정책센터는 2020년에 발간한 ‘글로벌 생명과학 산업(레드 바이오 중심)에 대한 5가지 예측’ 보고서에서 인공지능을 활용한 암 및 희귀질환에 대한 신약 개발이 가속화할 것으로 내다봤다. AI를 활용한 신규물질 발굴이나 약물 재창출은 최소 1.5배의 시간을 단축해 희귀질환에 대한 신약물질의 승인도 빨리 이뤄진다는 것이다.

또한, 신약후보물질을 발견하기 위한 AI 솔루션 시장의 규모가 증가하면서 AI에 관한 투자 및 연구, 스타트업과 빅파마의 협업도 늘어날 것으로 분석했다.

실제 AI 기반 신약 개발 시장이 글로벌 시장에서 빠르게 성장하면서, 국내 제약·바이오 기업들도 AI 신약 개발 플랫폼을 보유한 기업이나 연구기관과의 협업에 적극적으로 나서는 추세다.
 

SK케미칼 연구원들이 닥터노아와 협업을 통해 발굴한 복합신약 후보물질의 분석 결과를 확인하고 있다(사진=SK케미칼)
SK케미칼 연구원들이 닥터노아와 협업을 통해 발굴한 복합신약 후보물질의 분석 결과를 확인하고 있다(사진=SK케미칼)

바이오마커(생체표지자) 기반 혁신 신약 개발기업 메드팩토는 인공지능(AI) 기반 신약 개발 전문기업 히츠(HITS)와 신약 개발을 위해 협력한다.

히츠는 제약사와 연구기관에 AI 기반 신약 개발 플랫폼 서비스를 제공하는 회사로, AI 기반의 ‘히츠 플랫폼’을 통해 타깃 단백질에 적합한 신약후보물질을 찾는다. 이 플랫폼은 유효물질 발굴 확률을 높일 뿐 아니라 시간과 비용을 절감할 수 있다.

메드팩토는 TGF-β(베타) 신호 억제제인 백토서팁 외에 추가적인 신약후보물질 개발에 나서고 있으며, 히츠와의 협업을 통해 신약후보물질의 발굴과 개발에 더욱 속도를 높인다는 계획이다.

GC녹십자는 자사 기금을 출연해 설립한 비영리 연구재단인 목암연구소서울대학교 AI연구원과 AI 기반 신약 개발 플랫폼 구축을 위한 공동연구에 나섰다. 목암연구소를 중심으로 진행 중인 메신저 리보핵산(mRNA)을 활용한 희귀질환 치료제 개발에 AI 플랫폼을 접목할 계획이다.

이번 협약의 목표는 각종 AI 알고리즘을 이용한 ‘신약후보물질 발굴 및 질병 관련 유전체/단백질 연구 플랫폼 구축이다. 이를 위해 양측은 물질 스크리닝부터 유효성 예측, 변이 탐색 등 질병 및 신약 개발 전반에 걸친 공동연구를 추진할 계획이다.

SK케미칼닥터노아 바이오텍의 AI 플랫폼 기술을 이용한 공동연구를 통해 비알콜성지방간염(NASH)과 특발성폐섬유화증치료 후보물질을 발굴하고, 관련 특허를 출원하기도 했다.

양사는 지난 2020년 11월 신규 치료제 후보물질을 발굴하기 위한 공동연구 계약을 체결하고, 닥터노아의 AI플랫폼을 활용한 후보물질 발굴에 돌입했다.

닥터노아가 보유한 AI플랫폼인 아크(ARK)는 문헌 정보, 유전체 정보, 구조 정보 등을 통합 분석해 복합신약 분야에 특화된 경쟁력을 보인다. 닥터노아는 복수의 기존 약물을 조합하는 통상적인 복합제 개발 방식을 넘어 신약 재창출 기법으로, 이미 개발된 약물을 복합해 기존에 허가받지 않았던 전혀 새로운 적응증의 신약을 찾아낼 수 있다는 설명이다.
 

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제이엘케이바이오와 인천대학교 산학협력단은 지난 25일 인천대학교 송도캠퍼스에서 면역항암제 개발을 위한 연구 협력 계약을 체결했다. 이번 계약으로 제이엘케이바이오는 면역항암제 개발에 있어서 제이엘케이바이오의 인공지능 신약개발 플랫폼인 ‘딥히츠(DeepHits)TM’에 실제 항암제 개발 경험을 지닌 인천대학교 생명과학기술대학 안순길 교수의 노하우를 접목해 올 상반기 중 면역항암제 선도물질을 발굴한다는 계획이다.

제이엘케이바이오는 혁신 신약 개발 방향을 저분자 화합물을 이용한 면역항암제로 설정하고 있다. 저분자 화합물은 바이오 치료제가 접근할 수 없는 세포 내부·외부의 면역 조절 타깃에 작용할 수 있으며, 혈액뇌관문(blood-brain-barrier, BBB) 통과 및 경구 투여 가능성을 가지고 있다. 또한, 바이오 치료제보다 낮은 제조원가를 통해 환자 접근성을 높을 수 있는 여러 장점이 있다는 점에서 신약 개발의 모달리티로 최근 다시 각광받고 있다. 제이엘케이바이오는 다양한 툴을 활용하여 효율적으로 신약후보물질을 개발할 계획이다.

아이젠사이언스는 신약 개발기업 인큐릭스와 AI 기반의 혁신적인 항암제 신약 개발 공동연구에 돌입한다. 양사는 중요한 항암 표적으로 주목받고 있으나 개발 난도가 높은 것으로 알려진 전사인자(transcription factor) 저해제 개발에 아이젠사이언스의 전사체 데이터 기반 AI 기술을 적용해 우수한 항암제를 공동 개발하는 것을 목표로 한다.

이번 계약에 따라 아이젠사이언스는 ‘AIGEN Discovery’를 활용해 30억 개의 화합물 라이브러리로부터 세포 수준에서 전사인자를 조절하는 효과를 보이는 1만여 개의 포커스 라이브러리 화합물을 1차 선별한다. 이어 해당 전사인자의 단백질 구조를 활용, 높은 친화도로 결합하는 유효물질을 발굴하며 이후 ‘AIGEN 옵티마이저(Optimizer)’를 이용한 최적화를 통한 선도물질 발굴을 담당한다.

인큐릭스는 아이젠사이언스가 발굴한 유효물질과 선도물질의 검증 및 후보물질에 대한 후속 개발을 담당하며, 제3자 기술이전 등 사업화를 통해 확보되는 수익은 양사가 수익 발생 시점의 후보물질 개발단계에 따라 일정 비율로 공유하게 된다.

AI 신약 벤처기업 온코크로스는 자사의 AI 기술을 이용하여 동화약품이 개발 중인 항암 신약에 대한 공동연구를 진행한다. 공동연구의 목적은 항암 신약의 가치를 제고하고 임상 승인 성공 가능성을 높이는 데 있다. 이를 위해 온코크로스의 AI 플랫폼인 ‘ONCO-RAPTOR AI’를 이용하여 동화약품이 개발 중인 항암신약의 신규 적응증을 탐색하고 개발 가능성을 검증한다.

온코-랩터 AI는 온코크로스가 독자적으로 개발한 항암신약물질 분석에 특화된 AI 플랫폼으로, 암 환자의 유전자 발현 패턴과 약물에 따른 유전자 발현 패턴을 비교 분석함으로써 해당 약물의 효능을 시뮬레이션하는 기능을 한다.

[바이오타임즈=정민아 기자] news@biotimes.co.kr


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