제약바이오기업 AI신약개발 도입 확산
인공지능신약개발지원센터 부센터장
- 주철휘 인공지능신약개발지원센터 부센터장
[의학신문·일간보사] 2019년은 개념검증의 해
딜로이트가 글로벌 상위 12개 제약사를 기준으로 2010년부터 2018년 기간 동안의 신약개발연구비용 및 연구투자대비 회수를 조사한 보고서에 따르면 연구비투자는 1조4천억원(2010)에서 2조5800억원(2018)로 83% 증가한 반면, 투자대비 회수율은 10.1%(2010)에서 1.9%(2018)로 감소했다. 이러한 신약개발의 고비용 저생산성에 대응하기 위하여 글로벌 빅파마들은 이미 수년전부터 인공지능(AI)을 활용하여 기간과 비용을 줄이는 개념검증을 전 세계의 177개 AI스타트업들과 신약개발 전주기에 걸쳐 협력해왔다. 177개 AI스타트업들의 거의 절반이 후보물질 발굴, 재목적화, 신약설계 및 후보물질 최적화에 분포되어 있으며, 2019년 11월 현재 62개의 AI를 기반으로 개발된 신약파이프라인이 보고되고 있으며, 이중 31개가 임상시험용신약으로 3상 이상 진행된 사례도 2개를 포함하고 있다.
2020년 AI신약개발 기대
필자가 2019년 한해 관측한 국내 제약바이오기업들의 AI신약개발 현황은 국내에서 AI신약개발을 진행하거나 이제 시작한 제약바이오기업들 중 약 절반 정도가 공동연구 및 국내외 AI스타트업 투자 등을 통한 개념검증을 시행하고 있는 반면, AI신약개발 플랫폼을 보유한 기업은 10% 내외 인 것으로 생각된다.
아마도 글로벌 AI신약개발 스타트업들의 절반이 후보물질 생성과 최적화부분에 몰려있는 것처럼 국내의 AI신약개발 스타트업들도 신약개발주기 중 초기단계인 선도물질 판별부터 전임상까지의 과정에 AI를 도입하여, 마치 벤처투자에서 위험을 회피하기 위해 종자돈을 여러 외부 스타트업에 투자하는 것처럼, 초기단계의 높은 불확실성을 저비용의 많은 시도를 통해 위험을 회피하고 여기서 절감된 비용을 임상이후의 기업내부의 독점적 투자를 통한 전개를 통하여 수익을 꾀하는 방법으로 국내 제약바이오기업들의 동향도 이행해가는 과정을 거치지 않을까 생각된다.
AI 신약개발지원센터 활동
인공지능(AI)신약개발지원센터(이하 센터)는 2019년 3월 보건산업진흥원과 한국제약바이오협회가 공동 설립했으며, 제약바이오기업들의 AI신약개발도입 가속화를 위한 전문가지원조직으로 AI신약개발을 위한 기술지원, 전문인력 양성, 조사연구 및 글로벌 협력 네트워크지원을 주요 업무로 하고 있다. 센터는 국내의 AI신약개발 도입이 초기 탐색단계에 있고 대다수 기업이 외부협력 또는 관망의 단계에 있다고 판단하고 원인으로 △AI도입의 효용성과 가치에 대한 불확실성 △AI와 신약개발 양손잡이 전문가 구성의 어려움 △AI의 신약개발 접목에 안목과 역량 결여 △어디서 어떻게 시작할지에 대한 정보취득의 어려움이 있다고 진단하였다. 이에 대한 센터의 처방으로 파괴적인 최신 AI신약개발 실습을 통한 교육과 AI개발사, 센터 그리고 제약바이오기업이 함께 협력모델을 통해 3~6개월의 단기간에 민첩하게 프로토타입을 개발하고 이후 AI개발사와 제약바이오기업이 이 경험을 기반으로 선진국과의 격차를 단기간에 압축적으로 탈추격할 수 있는 기반을 제공하는 것을 센터의 기본 모델로 생각하게 되었다.
▲전문인력양성= 보건복지부사업으로 AI신약개발 플랫폼활용과정의 일반과정과 신약개발 빅데이터활용과정의 전문과정으로 각각 40시간으로 총 60명의 수료자를 배출했다. 후보물질 생성 및 최적화 그리고 재목적화 부분에 초점을 맞추고 신약개발자를 대상으로 AI적용을 신약개발자가 이해하기 쉽게 신약개발자 관점에서 설명하려고 설계되었고 최신의 오픈소스 기반 딥러닝 플랫폼과 신약개발 적용을 수강생들이 각자 실습해보는 기회를 가졌다. 국내 최초의 시도인 만큼 높은 호응도가 있었다. 수강생 60명의 65% 가 제약바이오기업 책임급 신약개발 연구원들이었다.
▲기술지원= 보건산업진흥원사업으로 AI신약개발 시범사업을 2019년 6월부터 6개월간 국내제약기업, AI개발사와 함께 진행하였다. 목적은 AI신약개발 성공 모델 구축을 위한 ‘센터’ ‘국내제약사’ 및 ‘인공지능 개발사’ 간의 현장 수요기반 선진 협업 개발 모델 수행한 경험을 바탕으로 국내제약바이오기업들에게 사례를 공유하고 향후 지침 및 발전방향 수립을 위한 것이었다.
국내외 21인의 AI신약개발 산·학·연 전문가 협의체를 통하여 제약바이오기업 제안들 중에서 한곳을 선정하였다. 이 기업이 제안한 특정 암에 대한 후보물질 발굴을 위해 우선 AI개발사가 약물, 질병, 유전자관련 공공DB를 수집 및 선처리하고 그래프데이터베이스를 구축하였다. 이로부터 암종에 대한 항암제 후보리스트를 센터에서 추출하고 참여제약 기업으로부터 확인하였다. 이를 기반으로 딥러닝 기반의 생성모델들을 센터에서 채택하고 모델을 적용하는 과정에서 참여한 제약기업 연구원들과 함께 협력하였다. AI생성모델을 통한 물질 생성을 확인하였으며 제약사가 검증하였다. 단기간에 최신 AI신약개발 협업 개발 모델성공 가능성을 참여한 3개 기관들이 확인한 소중한 경험이었다.
▲글로벌 협력 네트워크 지원= 2019년 11월 7일 보건복지부가 주최하고 보건산업진흥원과 한국제약바이오협회가 공동설립한 AI신약개발지원센터가 주관한 ‘AI Pharma Korea Conference 2019’가 있었다. 기자간담회, 국내외 9분의 저명한 연사들의 발표, 저녁의 네트워킹시간을 통해 글로벌 사례공유 및 글로벌 AI신약개발사와 국내제약사간의 네트워킹의 장이 마련되었고 340명 참석자들 중 92%가 2020년 행사에도 참석할 의사를 밝혔다. 미국, 영국, 캐나다의 저명한 연사들과의 네트워킹 또한 소중한 자산으로 남아 2020년에는 한층 발전한 글로벌 협력 네트워크의 장이 되기를 기대한다.