긴 시간과 막대한 자금을 투자해야하는 신약개발의 생산성 향상을 위해 인공지능(AI, Artificial Intelligence) 활용에 대한 관심이 고조되고 있다.

최근 AI를 활용할 경우 신약 개발의 기초 단계인 신약 후보물질 발굴 및 검증까지 단 46일만에 가능하다는 연구 결과가 나와 주목된다.

기존 방법에 비해 새로운 시스템을 사용하면 15배 정도 기간이 단축되며 비용절감 효과도 클 것으로 전망된다.

AI 활용 신약개발 스타트업인 ‘인실리코 메디슨’에 따르면 새로운 신약 후보물질 발굴, 합성 및 검증까지 단시간에 수행할 수 있는 AI 시스템 GENTRL(Generative Tensorial Reinforcement Learning)을 개발했다.

연구팀은 GENTRL을 이용해 섬유증 및 기타 질환 치료를 위해 DDR1 억제제 타겟물질 6개를 발굴 및 합성한 후 in vitro 및 in vivo 에서 검증하는 프로세스를 단 46일 만에 마쳤다고 발표했다.

딥 러닝(Deep learning) 시스템인 GENTRL은 소분자 화합물 발굴 및 검증에 최적화된 것으로, 연구팀은 21일 만에 유망한 타겟물질 6개를 발굴했고 이후 합성 및 동물실험을 통해 가능성 있는 결과를 확보했다는 설명이다.

인실리코 메디슨은 토론토대학, WuXi AppTec 등과 공동으로 GENTRL을 활용해 섬유증 및 기타 질병에 관련된 것으로 알려진 Discoidin domain receptor 1(DDR1)의 활성을 억제할 수 있는 약물 개발을 진행했다.

DDR1은 다른 연구팀이 검증하는데 8년의 시간이 걸린바 있다. 인실리코 메디슨은 GENTRL을 사용해 새로운 억제제 후보 물질을 설계해 유망한 타겟물질 6개를 발굴했다.

이 과정에 21일이 소요됐으며 이후 합성해 in vitro 및 in vivo 검증을 실시했다. 설계 단계 이후 25일 안에 합성 및 검증이 이뤄지며 전체 프로세스에는 46일이 소요됐다.

기존의 프로세스에는 8년 이상의 시간과 수백만 달러가 소요되는 반면 GENTRL은 46일에, 15만 달러(약 1.8억원) 정도의 비용에 가능한 것으로 전했다.

특히 GENTRL이 설계한 억제제들이 전통적인 연구방법으로 개발된 억제제들과 비교했을 때 효과적인 면에서 차이가 나지 않았다.

인실리코 메디슨 CEO Alex Zhavoronkov는 “AI를 활용한 신약개발은 이제 주류가 되었으며, 짧은 기간 안에 타겟에 대한 분자를 생성하고 동물실험에서 검증하게 되어 기쁘다”며 “이 모델은 다양한 분야에서 활용 될 수 있으며, 선도적인 생명공학기업들과 협력을 통해 한계를 넓히고자 한다”고 밝혔다.

한편 인실리코 메디슨은 다양한 분야 연구자들의 활용을 위해 GENTRL 소스 코드를 오픈 소스로 공개했다.