2021년 통계청의 사망원인통계 발표에 의하면 한국인의 5대 사망원인은 악성신생물(암) 26.0%, 심장 질환 9.9%, 폐렴 7.2%, 뇌혈관 질환 7.1%, 고의적 자해(자살) 4.2% 순으로 사망률이 높은 것을 볼 수 있습니다. 이처럼 현대사회는 다양한 질병으로 인해 사망률이 증가하고 삶의 질이 떨어지고 있으나, 이에 마땅한 치료제가 없는 것이 가장 큰 문제라고 할 수 있습니다. 따라서 인류의 건강수명 연장과 삶의 질 향상을 위해 질병을 치료하거나 치유하는 새로운 약을 찾는 과정인 신약개발이 필수 요소로 자리 잡고 있습니다.
신약개발 단계별 후보물질 개수 및 소요기간 1)
![신약개발 단계별 후보물질 개수 및 소요기간 이미지](img/sub03/menu01/img01.jpg)
하지만 전통적 방식의 신약개발은 약물 1개가 시판되기까지 평균 15년, 1조 원 이상이 소요되고 성공률도 0.01% 정도로 매우 낮아 진입장벽이 높은 고위험·고수익 산업입니다. 그뿐만 아니라 2020년 기준 세계 의약품 시장 규모는 1조 3,054억 달러임에 비해 국내는 163억 5,200만 달러로 세계 의약품 시장의 2% 미만이며, R&D 투자 규모도 글로벌 투자액의 1% 미만인 수준입니다. 전통적 방식의 신약개발은 막대한 시간과 비용, 불확실성이 높아 감당하기 어렵고 이러한 한계를 극복하기 위한 전략으로 개발 초기 연구개발단계에서 인공지능을 도입하여 데이터 분석과 인공지능(AI) 기술을 통한 인공지능 활용 신약개발 기술이 절실합니다.
인공지능 활용 신약개발은 인공지능 모델을 활용해 표적(타깃) 기전 분석, 후보물질 탐색 등 일련의 신약개발 과정을 예측하고 효율화하는 기술 분야입니다. 최근 인공지능 기술의 발전으로 신약개발에 인공지능을 접목하여 신약개발을 혁신적으로 가속화하고 불확실성을 완화하는 전략이 대두되고 있으며, 이는 점차 확대되어 가까운 미래에 신약개발 2.0 시대가 도래할 것으로 예측됩니다.
인공지능 활용 신약개발 사례(해외) 2)
![인공지능 활용 신약개발 사례(해외) 표](img/sub03/menu01/img02.jpg)
실제로 전 세계적으로 다양한 인공지능 신약개발 전문기업이 생겨나고 있으며 이들이 국제 제약기업과 협업을 통해 인공지능 활용 신약개발을 추진하는 등 신약개발 체제 전환이 국내외에서 확인되고 있습니다. 대표적으로 국제 정보기술(IT) 기업(구글, 아마존, 마이크로소프트)에서 신약개발 사업을 시작하고 있으며, 인공지능을 활용하는 신약개발 전문기업과 국제제약사와의 협업 또한 증가하는 추세입니다. 이에 따라 해외에서는 후보물질 발굴 기간 단축·비용 절감 등 인공지능 활용 신약개발의 성과가 점차 나타나고 있습니다. 신약개발 후발주자인 국내에서도 속도 높여 인공지능 활용 신약개발의 비용 절감 사례 도출 등 단기성과 축적이 매우 중요한 시점입니다.
- 인공지능 활용 혁신신약 발굴사업 소개
-
과학기술정보통신부 보도자료에 따르면 인공지능 활용 신약개발 시장은 2019년 473.4백만 달러에서 연평균 28.63% 성장하여 2027년 3,548.6백만 달러 규모에 달할 것으로 전망됩니다. 세계 각국에서는 2017년부터 미국의 ATOM 프로젝트, 일본의 LINC 컨소시엄 등 다음과 같은 정책 지원이 이뤄지고 있습니다.
미 ATOM 프로젝트(Accelerating Therapeutics for Opportunities in Medicine)세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터와AI기술을 보유한 출연연과NIH를 중심으로 제약사, 의료기관이 참여하는 신약(맞춤 항암제)개발 AI 개발 프로젝트(2017.1월~)
일 LINC 컨소시엄(Life Intelligence Consortium)이화학연구소(RIKEN)를 중심으로 학계, 제약사, IT업체 등이 참여하는 일본형 신약개발 AI 프로그램(2017.4월~)
유럽연합 MELLODDY 연합체(Machine Learnign Ledger Orchestration for Drug Discovery)IMI로부터 기금을 지원받는 민관협력체로 블록체인 방식을 사용하여 보안문제에서 자유로운 인공지능 신약개발 모형 훈련 플랫폼
이에 발맞춰 한국연구재단은 신약개발의 낮은 성공률과 고비용 등 장벽 극복을 위한 전략으로 신약 R&D 전단계에서 인공지능 도입의 필요성이 대두됨에 따라 다음과 같은 사업을 추진하고 있습니다.
- 사업명 : 인공지능 활용 혁신신약 발굴 사업
- 목표 : 인공지능 신약개발 플랫폼 고도화·활용 지원을 통한 가시적 신약개발 성과 창출
- 기간/규모 : 2022~2026(5년, 3+2)/총 279.53억 원(국비기준)
- 예산 : 2022 1,653백만 원 -> 2023 6,800백 만원
- 2022~2023년 인공지능 활용 혁신신약 발굴사업 선정과제 소개
-
국내 신약개발 과정에서 인공지능 기술을 적용한 전문기업과 제약사의 파트너십을 통한 의약품 개발 파이프라인이 확대되는 등 산업 전반에 걸쳐 인공지능 활용 신약개발 연구가 활발하게 진행중입니다. 인공지능 전문기업은 신약개발 관련, 독자적인 데이터베이스와 기술을 이용해 AI 플랫폼(솔루션)을 만들고 인공지능 활용 신약개발 연구를 수행하고 있습니다. 기존 신약개발 방법에서 개발기간·비용 단축 등 효율성은 높이고 안전성도 확보하기 위한 제약사들의 관심이 증가하면서 향후 관련 연구가 더욱 활발해질 것으로 예측됩니다.
한국연구재단에서는 인공지능 활용 혁신신약 발굴 사업 신규과제 중 첫 번째 세부 사업인 인공지능 활용 후보 물질 발굴을 공정한 심의과정을 걸쳐 2022년과 2023년에 각각 3개의 신규 연구과제를 선정하였습니다. 2022년에는 이화여자대학교 최선 교수, ㈜아론티어 고준수 대표이사, 심플렉스㈜ 조성진 대표이사가 연구책임자로 선정되었고, 2023년에는 연세대학교 박상현 교수, 갤럭스㈜ 석차옥 대표이사, 삼진제약㈜ 이수민 연구센터장이 선정되었습니다. 각 연구팀은 두 번째 세부 사업인 운영지원 및 공공플랫폼 운영에 선정된 대구경북첨단의료산업진흥재단 신약개발지원센터의 지원을 바탕으로 공공 플랫폼 고도화를 위한 인공지능 모델개발을 추진하고 있습니다.
- 인공지능 활용 혁신신약 공공 플랫폼, KAIDD
-
과학기술정보통신부는 인공지능활용 혁신신약 발굴사업의 선행사업으로 2019년부터 보건복지부와 함께 '인공지능 신약개발 플랫폼 구축사업(2019~2021)'을 지원하였습니다. 해당 사업에서는 후보물질 발굴, 약물재창출, 약물감시 분야 6개 연구 과제를 선정하여 신경퇴행성질환, 항암신약 등에 적용 가능한 인공지능 모델 개발을 지원했습니다. 개발된 인공지능 모델은 최종적으로 공공 플랫폼(KAIDD)에 탑재하여 다양한 산·학·연 연구자들이 자유롭게 활용할 수 있도록 포털사이트 형태로 2021년 12월에 오픈되어 개방·운영 중에 있습니다.
대구경북첨단의료산업진흥재단 신약개발지원센터에서 공공 플랫폼의 운영 및 지원 업무를 수행하며 2026년까지 공공 플랫폼의 편리성·접근성·활용성 강화를 통해 신약개발 전주기에 걸쳐 빈틈없이 서비스 가능한 플랫폼으로 고도화할 계획입니다.인공지능 신약개발 플랫폼(KAIDD)
‘인공지능 활용 혁신신약 발굴사업(2022~2026)’은 공공 플랫폼(KAIDD)을 고도화하고 성과 확산을 위한 후속사업으로 2022년 6월부터 과기정통부가 추진하고 있습니다. 이번 사업은 인공지능 모델 추가 개발을 통해 공공 플랫폼을 고도화하고 데이터 공유·활용 환경 개선을 통해 산·학·연 대상 서비스 활성화를 추진하며, 인공지능 플랫폼을 직접 활용하여 임상시험계획(IND) 신청 가능한 수준의 신약 후보물질을 개발함으로써 인공지능 활용 신약개발의 가시적 성과를 도출할 예정입니다. 과기정통부 이창윤 연구개발정책실장은 "공공 플랫폼이 활성화되면 인공지능 활용 신약개발이 산업계뿐만 아니라 학교·연구계까지 확산하여 국내 신약개발을 혁신적으로 가속화할 것이다"라며 "향후 공공 플랫폼을 관련 학회 및 교육 프로그램 등과 연계하고, 안심할 수 있는 데이터 공유 활성화에 초점을 맞춰 인공지능 신약개발 생태계를 지원해나가겠다"라고 밝혔습니다. 3)