인공지능(AI) 활용 범위가 점차 넓어지고 있습니다. 최근 우리나라에서 다양한 질환을 일으키는 유발 인자 발굴에 인공지능(AI)을 활용하는 시도가 시작됐습니다.
인천 가천대 길병원 내분비내과 최철수 교수는 SK C&C 및 AI신약개발 스타트업 스탠다임과 공동으로 신약 개발 ‘타깃(Target, 질환을 유발하는 인자) 발굴’ AI 프로그램을 개발한다고 최근 밝혔습니다.
이번 AI 프로그램은 신약 개발의 가장 첫 번째 단계인 질환을 유발하는 원인이 되는 유전자‧단백질 등을 타깃해서 발굴‧검증하는 시스템입니다. 즉 질병을 일으키는 유전자나 단백질을 찾아내서 이들의 역할을 검증해, 이를 표적하는 신약 후보 물질을 발굴하는 것입니다.
이번 프로그램 개발을 이끄는 인천 가천대 길병원 내분비내과 최철수 교수는 “이번 AI 프로그램이 개발되면 국내에서도 질병 치료를 위한 다양한 신약을 개발할 수 있을 것”이라고 전망했습니다.
▶신약 개발 첫 단추 ‘타깃’ 찾는데 AI 활용
과거 신약 후보 물질 도출이나 임상 시험 단계에서 AI를 적용한 사례는 있었습니다. 하지만 질병 유발 인자인 타기 발굴에서부터 AI가 적용된 것은 이번이 처음입니다.
신약은 타깃 발굴을 시작으로 △후보 물질 도출 △비임상·임상시험 △신약 허가 등의 단계를 거칩니다. 이중 타깃 발굴은 신약 개발의 첫 번째 단계인 만큼 매우 중요한 과정입니다.
이번 AI 프로그램 개발에 나서는 가천대 길병원 내분비내과 최철수 교수는 “가천대 길병원은 국내 의료 AI 분야를 선도하는 의료기관으로서 임상 및 연구 분야의 역량을 총동원해서 타깃 발굴 AI 개발에 나선다”며 “이번 프로그램이 개발되면 전 세계 의료 AI 활용의 범주를 넓힌 업적이 될 것”이라고 말했습니다.
이와 관련 가천대 길병원은 2015년 국내 최초로 AI 시스템인 ‘왓슨’을 도입해서 환자 진료에 활용하며, 국내 의료 AI 분야를 선도하고 있습니다.
1978년 개원한 가천대 길병원은 세계 2번째로 11.74T MRI를 개발하고 있는 R&D 클러스터 BRC를 비롯해 국내 최초 뇌과학연구원, 국내 유일 대사성질환 혁신신약 연구 전문기관인 이길여 암당뇨연구원 등 우수한 연구 역량을 보유한 국내 최고 의료기관입니다. 1988년에는 병원업무 국내 최초 전산화(Dr's Ordering System)를 시행해 의사처치명령을 전산화했습니다.
▶의학‧생물학‧IT‧빅데이터 등 기술 집약
가천대 길병원은 SK C&C 그리고 AI 신약 개발 스타트업 스탠다임과 공동 연구를 통해 이번 AI 프로그램 개발에 나섭니다. 개발 형태는 클라우드 방식의 ‘서비스형 소프트웨어(Software as a Service, SaaS)’입니다.
이번 AI 프로그램에는 AI를 비롯해 의학‧생물학‧IT‧빅데이터 등 다방면의 기술이 집약됩니다. 대부분 질환에서 기초 연구를 지원하는 시스템 생물학 기반 범용적 방법론과 특정 질환 의료·제약 전문가 집단이 참여한 질환 특화 방법론이 토대가 됩니다.
세부적으로는 이길여 암당뇨연구원이 당뇨병‧비만‧지방간‧이상지혈증 등 세계적인 관심사인 주요 대사성질환들의 질환 유발 인자 후보를 발굴 및 검증합니다.
가천대 길병원의 오랜 연구 노하우와 방법론을 바탕으로 ‘타깃’을 목표한 약물화 가능성을 △유전적 실험 △논문 △부작용 등 총 6가지 판단 기준을 통해 예측‧검증합니다. 이와 관련 이길여 암당뇨연구원은 대사성질환 유전자변형마우스 기반의 생체 유전자 기능 규명 연구에서 글로벌 선도그룹으로 인정받고 있습니다.
가천대 길병원 내분비내과 최철수 교수는 “이길여 암당뇨연구원은 국가 지정 대사성질환 약리효능평가센터를 구축해서 국내‧외 제약사에 전문적인 유효성 평가 서비스도 지원하고 있다”며 “이번 AI 프로그램 개발을 통해서 대사성 혁신 신약 타깃 발굴을 보다 원활하게 진행해 국내에서도 다양한 신약들이 개발될 것으로 기대한다”고 분석했습니다.
이번 AI 프로그램 개발에는 SK C&C가 보유한 세계적 수준의 △AI △빅데이터 △클라우드 기술이 적용됩니다. SK C&C는 2018년 SK바이오팜과 함께 신약 후보 물질 탐색 단계에 AI를 적용한 ‘약물 설계 플랫폼’을 개발한 바 있습니다.
아울러 스탠다임은 자사가 보유한 데이터와 네트워크 분석 기반 지식 탐색 방법론에 AI 기술을 접목해서 질환 치료제를 개발하는데 필요한 타깃이 될 수 있는 후보를 예측‧분석합니다.
이 과정 중 AI가 질환‧타깃‧약물 간 복잡하게 상호작용하는 생물학적‧화학적 특징들을 종합해서 연관성이 높은 신약 후보들을 예측하고, 네트워크 형태로 시각화해서 예측 근거 정보를 제공합니다. 이 AI 프로그램은 지난 6월 바이오 사이언스 분야 최고 권위 학회인 ‘밀너(Milner)’에서 소개된 바 있습니다.
이번 AI 타깃 발굴 프로그램 개발로 신약 개발을 위한 모든 프로세스를 아우르는 AI 서비스 제공이 가능해 질 것으로 기대되고 있습니다. 길병원은 올해 하반기 서비스 오픈을 목표로 개발에 속도를 내고 있습니다.
도움말 : 가천대 길병원 내분비내과 최철수 교수
