신약 개발에 인공지능 날개를 달다!
SK바이오팜 ‘AI 약물설계 플랫폼’

신약 하나를 개발하는 데는 천문학적인 금액과 시간이 필요합니다. 식약처 자료에 따르면 신약 개발에는 통상 약 1~2조 원이 투자되고 개발기간만 평균 10년에서 15년이 소요된다고 합니다. 최근에는 신약 개발에 빅데이터와 인공지능을 활용해 비용과 시간을 혁신적으로 줄이려는 시도가 이어지고 있는데요. SK바이오팜도 인공지능(AI)을 기반으로 한 약물설계 플랫폼을 개발했습니다.
 
 
연질캡슐로 포장된 알약과 화학식
 
 
SK바이오팜이 최근 도입한 ‘AI 기반 약물설계 플랫폼’은 AI가 데이터를 바탕으로 새로운 약물구조를 설계합니다. 데이터를 바탕으로 한 인공지능의 약물구조설계는 이전에 들어갔던 막대한 신약 개발 비용과 연구 시간을 혁신적으로 줄여줄 뿐만 아니라 설계 실패율도 크게 낮출 수 있을 것으로 기대를 모읍니다. 이러한 이유로 전세계 제약업계는 AI를 활용한 신약 개발에 적극적인 투자와 연구에 열을 올리고 있는데요. SK바이오팜은 AI를 활용해 약물특성을 예측하는 것을 넘어, 약물설계까지 가능한 플랫폼을 개발하게 되었습니다.
 
 
 

신약 개발의 새 지평을 열다

 
지난해 SK바이오팜은 디지털 헬스케어 TF팀을 구성하고 AI 신약개발 플랫폼에 대한 검토에 들어갔습니다. 그리고 올해 4월, SK㈜ C&C와 사업계약을 체결한 뒤 본격적인 개발을 시작해 4개월간 양사 간 긴밀한 협업이 이뤄졌습니다. SK바이오팜의 연구원들은 개발기간 중 거의 실시간으로 피드백을 진행했는데요. 덕분에 개발 완료 후 즉시 연구 과제에 도입해 신약개발 연구에 활용 가능한 플랫폼을 개발할 수 있었습니다.
 
실제로 연구원들은 현재 AI 신약 개발 플랫폼을 활용해 실험 데이터와 비교 분석하는 등 플랫폼의 유효성을 검증하는 한편, 성능 개선에도 많은 노력을 기울이고 있습니다. 또한, 차후 ‘AI 기반 약물설계 플랫폼’과 ‘SKBP 디스커버리 포털 시스템*’을 활용해 신약 후보물질을 효율적으로 탐색, 설계하고 관련 연구의 가설을 제시할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
 

* SKBP 디스커버리 포털(SK Biopharmaceuticals Discovery Portal): SK바이오팜의 신약 연구개발 통합시스템. 신약 개발연구데이터의 수집·통합·검색 및 활용 목적의 어플리케이션들로 구성

 
 
 

AI 약물설계 플랫폼의 구성

 
 
AI 약물설계 플랫폼의 구성 개념
 
 
SK바이오팜의 ‘AI 약물설계 플랫폼’은 크게 3개 구성으로 개발되었습니다. 약물특성을 예측하고 설계하는 AI모델, 화합물 데이터 보관소 그리고 AI모델 보관소입니다. 그 중 ‘AI모델’은 SK㈜ C&C의 AI ‘에이브릴’ 기술의 머신러닝과 딥러닝 기법을 바탕으로 개발되었는데요. 크게 화합물의 작용을 확인하는 ‘약물특성 예측 모델’과 그 결과로 데이터에서 새로운 화합물을 설계하고 제안하는 ‘약물설계 모델’ 2가지로 구성됩니다.
 
‘화합물 데이터 보관소’는 화합물의 실험 정보와 특허 등 내·외부 데이터를 수집해 AI 학습 데이터로 가공합니다. 연구원들이 검색만 하면 쉽게 데이터를 찾을 수 있도록 한 것입니다. 이 과정에서 얻는 데이터는 ‘AI 모델 보관소’에 탑재돼 ‘AI 모델’을 고도화하게 되는 구조입니다.
 
 
 

SK바이오팜의 연구 역량과 SK㈜ C&C 기술의 만남

 
 
실험관에 들어있는 약품을 보며 컴퓨터에 입력하는 모습
 
 
SK바이오팜이 약물설계까지 가능한 플랫폼을 구축할 수 있었던 것은 오랜 시간 누적해온 연구 역량 덕분입니다. SK바이오팜은 지난 20년간 중추신경계 작용 구조에 특화된 신약 후보물질 라이브러리를 보유, 이에 관한 방대한 연구 데이터를 갖추고 있습니다. 10여 년 전부터는 신약 개발 초기 단계부터 후보 물질의 효능 및 ADMET (흡수, 분포, 대사, 배설, 독성) 특성을 파악하는 등 약물설계 기반 기술도 강화해 왔습니다. SK바이오팜의 이런 노력이 데이터로 차곡차곡 쌓이면서 신뢰할 수 있는 알고리즘으로 만들어졌고, SK㈜ C&C의 기술력(Aibril)을 만나 새로운 가치를 창출하는 사례가 된 것입니다.
 
 
 

AI 약물설계 플랫폼이 변화시킬 미래

 
 
AI 신약 개발 플랫폼으로 줄어드는 약물개발 시간
 
 
미래 생활에 AI 플랫폼이 가져올 변화는 매우 긍정적입니다. 다양한 화합물의 특성을 예측하고 합성해서 실험 데이터를 얻는 과정이 빠르고 정확하게 반복되기 때문에 기존보다 훨씬 단시간에 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 신약후보물질을 만드는 과정이 이전과 비교할 수 없을 정도로 효율적으로 변하는 것이죠. 특히 시간과 비용의 단축뿐만 아니라 후보물질의 질적 수준도 높일 수 있을 것으로 기대를 모으고 있습니다.
 
SK바이오팜은 앞으로 신규 약물개발의 효율성을 높이는 방향으로 ‘AI 약물설계 플랫폼’을 발전시켜 나갈 계획입니다. 주요 기능인 ‘약물특성 예측’ 및 ‘약물설계’는 실험 데이터 추가와 전문가의 피드백을 통해 고도화할 예정입니다. 계획대로라면 현재 신약후보물질 발굴 단계에서 활용하는 ‘AI 약물설계 플랫폼’은 향후 임상개발 분야까지도 확대될 수 있을 것으로 보입니다.
 
 
장갑낀 손으로 앰플을 들고 있는 모습
 
 
대한민국 신약개발의 새로운 장을 열어갈 SK바이오팜의 ‘AI 신약개발 플랫폼’. 이와 함께 국내 제약산업에서 AI의 역할은 더욱 다양해 질 것으로 예상됩니다. AI가 제약업계와 우리 미래에 얼마나 큰 도움이 될지, 앞으로도 관심을 갖고 지켜봐야 할 것 같습니다.
 
 
 
 

 
 
 
 

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