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AI로 신약 개발한다...시간·비용 획기적 감축

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AI로 신약 개발한다...시간·비용 획기적 감축

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AI가 심각한 질병을 위한 신약 개발에 필요한 시간과 비용을 크게 줄여주고 있다. 자료=글로벌이코노믹
AI가 신약 개발에 큰 힘을 제공하고 있다. 실제 코로나와 기타 심각한 질병을 위한 신약 개발에 필요한 시간과 비용을 줄이는 데 큰 도움을 주고 있다.

AI를 활용한 신약 개발은 또한 신약 개발에 소요되는 엄청난 비용 때문이라도 성장할 수밖에 없다. 처방약을 개발하는 평균 비용은 1970년대에 1억8000만 달러에서 2000년대에 약 29억 달러로 치솟았다.

많은 새로운 약은 수년에 걸쳐 개발된다. 특히 질병 발달에 연루된 중요한 분자에 작용하는 많은 물질들이 이미 확인되고 약으로 발전되었기 때문에 효과적인 신약 개발을 하기는 점점 더 어려워지고 있다. 그리고 안전에 대한 강조는 임상 시험에 필요한 시간을 연장하고 있다.

일본 제약 제조업체 협회에 따르면 약 3만개의 후보 물질 중 단 1개만이 실제로 신약이 된다. 이 과정은 9년에서 17년이 걸릴 수 있다. 제약 회사의 R&D 지출은 연간 매출의 약 10%에 해당하며, 이는 제조업 부문 전체의 약 4%에 해당한다.

새로운 치료법을 마련하기 위한 노력의 일환으로 제약 회사들은 살아있는 세포나 유기체로 만든 복잡한 의약품인 바이오 의약품 개발에 더 많은 자원을 투입한다. 항체 의약품을 개발하기 위해 최첨단 기술을 사용하는 경우도 종종 발생한다.

따라서 바이오 의약품을 개발하고 제조하는 것은 복잡하고 비용이 많이 든다.

이런 가운데 AI가 비용과 시간을 절약하는 데 긴요한 역할을 하고 있다.

◇AI, 신약 개발에 큰 기회 제공

코로나의 경우, AI를 적용한 회사는 9개월이라는 짧은 시간 동안 미국에서 승인된 치료를 마련하는 데 도움이 되었다.

영국의 AI 스타트업 베네볼런트AI는 류마티스 관절염 치료를 위해 개발한 약물인 바리시티닙을 단 며칠 만에 코로나에 효과적인 약물임을 확인했다. 약물은 미국과 일본에서 코로나 치료제로 승인되었다. 유럽 의약품 기구도 코로나에 대한 사용에 대한 평가를 시작했다.

베네볼런트AI 전문가 팀은 코로나 치료로 용도 변경될 수 있는 이미 승인된 약물을 찾기 위해 회사의 최첨단 AI를 사용했다. 미 식품의약국에 의해 입원한 코로나 환자를 지원하기 위해 비상사태 사용 승인을 9개월 만에 획득했다. 대개 수년이 소요되는 것을 뛰어넘었다. 약물 발견은 일반적으로 안전을 평가하기 위해 후보자 및 동물 시험이라는 긴 시간을 필요로 한다.

베네볼런트AI의 기술은 임상 시험, 학술 논문 및 질병, 유전자 및 제약에 대한 자체 데이터베이스의 데이터를 사용해 잠재적 약물 후보를 식별한다. 표적 단백질이 확인되면 AI는 이에 작용하는 후보 약물을 찾는다.

신약 개발에 AI를 적용하는 것은 일반적으로 9~17년이 걸리는 시간을 급격히 줄일 것으로 예상된다.

2020년 2월, 세계보건기구(WHO)가 코로나 발병을 국제적 관심사의 공중 보건 비상사태로 선언한 직후, 영국 의학저널 더 랜싯(The Lancet)에 발표된 코로나 치료제 바리시티닙에 대한 베네볼런트AI의 첫 번째 논문은 약물이 폐 세포를 감염시키고 환자의 염증을 유발하는 바이러스의 능력을 저해할 수 있음을 발견했다.

바리시티닙 권리를 소유하고 있는 국립 알레르기 및 감염증 연구소는 입원한 코로나 환자를 위한 잠재적인 치료로서 약물의 효능과 안전성을 조사하기 위한 연구를 미국에서 시작했다. 연구 결과는 바리시티닙이 환자를 위한 복구 시간을 단축하고 임상 결과를 향상할 수 있다는 것을 발견했기 때문에, 미 식품의약국은 지난해 11월 약에 대한 긴급 사용허가를 부여했다. 이 약물은 데이터에 따르면 항바이러스 약물 렘데시비르와 함께 사용하면 입원 환자 사망률을 38% 감소시키는 것으로 나타났다.

베네볼런트AI는 또한 그 자체로 약을 개발하고 있다. 아토피성 피부염과 운동 신경 질환 또는 루 게릭병으로 알려진 근위축성 경화증을 포함하여 10개 이상의 질병에 대한 치료에 초점을 맞추고 있다.

신약 개발에 AI의 사용이 전 세계적으로 확산되고 있다. 영국과 일본의 경우 스미토모 다이니폰 제약과 엑스시엔티아와 협력해서 AI로 강박 장애에 대한 후보 치료약물 발견을 시작했다. 지난해 일본 의약품 제조사들은 일본의 의약품 후보자의 임상시험을 시작하여 안전성을 평가하기 시작했다.

스미토모 다이니폰 제약에 다르면 일반적으로 4년이 소요되는 것을 AI를 사용하여 1년 이내에 후보자를 찾았다. 이 회사는 엑스시엔티아 AI 기술을 사용하여 설계된 알츠하이머 병 약물 후보에 대해 미국에서 1상 임상 시험을 시작했다.

하지만 AI가 모든 작업을 수행하지 않는다. AI는 후보 약물을 찾아 과학 논문 및 실험에서 데이터의 엄청난 조사를 신속하게 하는 데 사용한다. 결국은 사람이 연구 개발 자체를 취할 수 있는 방향을 결정한다.

엑스시엔티아는 전 세계 제약 및 생명 공학 기업의 관심을 끌고 있다. 독일 의학계 에보텍은 엑스시엔티아와 함께 새로운 암 치료를 공동으로 개발했다. 에보텍에 따르면 후보 약물은 두 회사가 프로젝트를 시작하고 8개월 후에 발견했다.

홍콩에 본사를 둔 AI 스타트업인 일본 다이쇼 제약과 인실리코 의학은 지난 가을 노화의 세포적 영향을 늦출 수 있는 치료 화합물을 규명하기 위한 공동 연구 프로젝트를 시작했다. 인실리코는 AI 네트워크를 사용하여 치료 대상을 식별하고 노화 세포를 대상으로 하는 약물과 같은 분자를 찾고 있다. 사람들은 나이를 먹음에 따라 노화 세포의 축적으로 질병이 발생하게 된다.

인실리코 임무는 특정 세포, 조직 및 질병에서 노화가 수행하는 역할을 식별하고, 각각에 대해 서로 다른 단백질이 연루되어 있으며, 이러한 표적을 해결하기 위해 분자를 설계하는 것이다. 다이쇼는 생체 내 및 생체 내 테스트를 통해 컴퓨터로 생성된 화합물을 검증한다.

전문가들은 AI 중심의 접근법이 전통적으로 인간의 손과 눈에 의존해 온 연구 과정 속도와 정확성을 획기적으로 개선할 것으로 전망한다.

한편 일본의 경우 120개 이상의 기업과 대학이 생명과학에 AI를 적용하기 위한 협력인 라이프 인텔리전스 컨소시엄에 가입했다. 컨소시엄은 이미 약 20개의 신약 개발을 위한 프로토타입 AI 프로그램을 만들었다.

AI는 약물 개발 시간과 비용을 대폭 단축해 가격을 억제하고 이전에 난치성 질환에 대한 새로운 치료법에 대한 접근성을 개선하여 모든 사람의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 기술 중 하나로 부상하고 있다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com