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김완규(이화여자대학교 생명과학과) 빅데이터-AI 기반 신약개발
안미소
AI정책연구실 선임연구원
날짜
2018.10.02
조회수
9720
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김완규(이화여자대학교 생명과학과) 빅데이터-AI 기반 신약개발 강연안내에 대해 일시, 장소, 주제, 발제자로 구성된 표
일 시
2018. 09. 05.(수), 10:30 ~ 12:00
장 소
소프트웨어정책연구소 대회의실 (판교글로벌R&D센터)
주 제
빅데이터-AI 기반 신약개발
발 제 자
김완규(이화여자대학교 생명과학과 교수)
오랜 기간이 걸리는 신약개발 과정
Phase 1, 2, 3를 거쳐 FDA 승인까지 성공 확률도 낮고 시간이 오래 걸림
국내의 신약개발 비용 및 시간은 점차 증가하는 추세
알파고 이후, 인공지능과 신약개발과 관련된 논문 증가 추세로 보아, 인공지능기반 신약개발에 대한 관심이 증대되고 있는 것을 알 수 있음
3P medicine
- Percision : 정밀의료
- Preventive : 리스크요인 분석하여 예방
- Personalised : 개인별 질병의 원인 분석을 통해 질병 예방 및 치료
인공지능 기반 신약개발 현황
인공지능 기반 신약개발 벤처기업 수는 85개(2018년 기준)으로 글로벌 IT기업도 인공지능 신약개발에 진출
글로벌 제약사와 인공지능 신약 벤처 간 협력 네트워크 활발히 진행중
신약개발 산업이 data-driven 추세로 확장되는 것이 국제적 트렌드임
인공지능 신약개발 현황은 현재 태동기로써, 현재 전임상 개발 파이프라인을 보유하고 있는 기업은 2개, 5건임
신약개발 단계별 빅데이터-인공지능 적용 분야
바이오 빅데이터의 종류 : 약물타겟, 구조정보, 유전체정보, 의료정보(EMR, EHR), 의료기기
신약개발 단계별 빅데이터-인공지능 적용 분야는 다음과 같음
① Discovery : 타겟검증, 약물스크리닝 단계에서 빅데이터 플랫폼 구축을 통해 타겟을 발굴하고 가상 탐생 효능(독성 예측, 환자 세분화 등) 예측
② Development : 임상시험, 허가 및 판매 단계에서 임상시험 사례 및 맞춤형 약물 개발
③ Application : 진단, A.I 의사 의사결정 시스템을 통해 맞춤형 약물 적용
빅데이터-인공지능 도입을 통해 신약개발의 예측시간/비용이 절감되며, data기반 개발 성공률이 제고되며 최종적으로 치료의 최적화, 사회적 비용이 감소되는 효과가 있음
신약개발 관련 인공지능 연구 현황
딥러닝을 통해 약물-전사체 기반 적응증 예측, 약물 가상 탐색, 타겟-리간드 구조 기반 가상 탐색 등에 관한 연구가 활발히 진행중
- 화합물 물리화학적 성질 예측 분야(약물 독성 예측, 신약 민감도 예측, 약 시너지 효과 예측 등)
- 인공지능 기반 약물 합성 경로 설계
질병-치료의 패러다임
고전적으로 질환을 바라보는 시각은 증상의 집합으로 보아 해당 증상을 없애는 쪽으로 치료제 개발하였고, 이후 분자적 기전으로 질환을 해석하여 신약개발 진행
오믹스 기반 분자 프로파일 세포 상태의 총체적 변화를 통해 신약개발 트렌드도 변화가 일어나고 있음 → 기존 약물을 다른 질환 치료를 위한 약물로 리포지셔닝이 가능함으로써 신약개발의 비용 및 시간 절감 효과
- 후보약물 선정 및 적용, 약물 내성 시험에 빅데이터·인공지능 적용
약물 스크리닝 빅데이터
공개된 약물 스크리닝 데이터는 증가 추세임
- 화학물 은행 자체 보유 데이터 약 1백만개+대학 연구기관 보유 데이터(데이터 플랫폼 구축 중) 등 약 120만건을 통해 화합물의 다양한 활성 정보 제공, 신약개발에 직접 적용 가능한 바이오 빅데이터 플랫폼 구축이 가능
하지만 국내 약물 스크리닝 데이터는 학술적, 경제적 잠재 가치에도 불구하고 대부분 공유 또는 재사용되지 못하고 있음
약물 활성 빅데이터 기반 가상탐색의 기본 아이디어 : Assay Repositioning(기존 타겟 A가 아닌 다른 타겟에 대해서도 약물을 적용 가능하게 하는 방식)
- 약 1천개의 타겟을 대상으로 assay repositioning 평가 결과, 대부분의 타겟에 대해 실제로 작동하는 것을 확인함
- 약물 활성 데이터 축적되면 성능이 향상되는 정(+)의 관계 확인
- 다수의 재창출 후보 약물 발굴
해외의 경우 신약개발 오픈 이노베이션(데이터 표준+수집+분석 플랫폼)이 활발히 제공되고 있음
180905 초청세미나 김완규 사진1
180905 초청세미나 김완규 사진2
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빅데이터
인공지능
신약개발
월간SW중심사회 2018년 10월호
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