A.I.(Artificial Intelligence, 이하 AI)는 사고하고 생각하고 학습하고 판단하는 인간의 지능을 본 따 논리적인 방식으로 작동하는 공학 기술을 뜻한다. 즉 컴퓨터가 인간의 지능을 모방할 수 있도록 하는 것이 핵심이라 할 수 있다. 초기 AI는 게임이나 체스 등 일부 분야에서만 활용됐으나 딥러닝(Deep Learning), 신경망, 패턴 인식, 자연어 인식, 이미지 처리 등 다양한 분야로 확대되고 있다.

의료 분야에서도 예외는 아니다. 의료 속 AI는 딥러닝과 이미지 처리를 활용한 의료진의 진단 보조 역할부터 빅데이터 분석을 통한 신약 발굴, 그리고 외과 수술 영역에까지 그 분야가 다양하게 확장되고 있다. 의료 분야에서 진화되고 있는 다양한 AI 기술의 현황과 미래를 매경헬스가 살펴봤다.

신테카바이오(대표 정종선)는 자체적으로 보유한 바이오 빅데이터 처리 기술과 인공지능(AI) 및 슈퍼컴퓨팅 기술을 활용한 AI 신약개발 회사다. 질병 단백질과 화합물 간 상호작용을 예측하는 핵심 기술을 자체 개발해 신약개발과 치료용 항암백신 개발에 활용하고 있는 것이 대표적이다. 

특히 실제 체내 환경에서와 같이 3차원 공간 상에서 일어나는 단백질의 실시간 움직임을 물리화학적으로 계산하고, AI 모델에 적용하여 예측 정밀도를 크게 향상시켰다는 점도 주목받고 있다.

신테카바이오의 대표적인 AI 신약개발 솔루션으로는 합성신약 후보물질 발굴 솔루션인 딥매처(DeepMatcher)와 신생항원 후보를 예측하는 네오에이알에스(NEO-ARS)를 들 수 있다. 

딥매처는 단백질-화합물 결합구조의 특성을 학습한 AI 솔루션이다. 10억 종에 달하는 저분자 화합물을 주어진 타깃 단백질에 가상으로 결합시켜 그 기능을 제어할 수 있는 신약 후보물질을 예측한다. 

딥매처의 학습과 예측에는 단백질과 약물이 결합하는 실제 물리적 환경의 변화에 따른 3차원 결합구조의 유연성을 최대한 반영하기 위한 수많은 컴퓨터 연산이 수반된다. 때문에 신테카바이오는 자체적으로 슈퍼컴퓨팅 인프라를 보유하고 있다. 

구체적으로 최근 신테카바이오는 딥매처를 활용해 헌팅턴병 및 난청 유전자 조절 치료제 개발 및 이소성 단백질 기반 신규 면역 활성 조절소재 개발을 위한 유효물질(hit compound) 후보 도출에 성공했다. 

신테카바이오 측은 딥매처는 고도화 과정을 거쳐 올해 본격적으로 상업화 단계에 진입했으며, 이번 유효물질 후보 발굴을 통해 기존 파이프라인인 면역항암제를 비롯해 난치성, 퇴행성 질환 등 다양한 질환의 치료제 개발에 필요한 유효물질을 단기간에 발굴할 수 있는 성능을 갖춘 AI 플랫폼이라는 것을 입증했다고 설명했다.

암 신생항원 펩타이드 후보 선정을 위한 AI 네오에이알에스(NEO-ARS)

네오에이알에스(NEO-ARS)는 신생항원을 기반으로 다양한 형태의 항암백신이나 면역세포치료제 개발이 가능한 기술이다. 

신테카바이오 측은 개별 암환자의 유전체 데이터를 시작점으로 하여 정상조직에는 없으나 암에만 존재하며, 해당 환자의 면역타입에 맞는 암 신생항원 펩타이드 후보를 선정하는 방식으로  유전체 분석 및 딥러닝의 융합이 필요해 진입장벽이 높다고 설명했다.

또 네오에이알에스(NEO-ARS)는 MHC와 신생항원 결합을 1차원 아미노산 서열정보가 아닌 3차원 구조 정보를 활용해 결합 예측을 하기 때문에 높은 정확도를 나타내는 것이 특징이라는 것이 신테카바이오 측의 설명이다. 

AI 신약개발의 특성상 오픈 이노베이션 방식을 적극적으로 활용할 수밖에 없다. 신테카바이오는 창업 초기부터 JW중외제약, 카이노스메드, 한미사이언스 등 여러 제약사와 바이오텍을 비롯해 인하대병원, 차병원, 고대안암병원 등 병원과의 협업을 적극적으로 추진하고 있다. 

신테카바이오 측 관계자는 매경헬스와의 통화에서 "국내외 빅파마들의 오픈 이노베이션 저변이 확대됨에 따라 갈수록 더 AI 신약개발 회사들이 다양한 치료제 개발 과정에서 두각을 나타낼 것으로 전망한다"며 "신테카바이오 또한 독보적인 자체 AI 슈퍼컴퓨팅 인프라와 AI신약개발 플랫폼을 활용하여 가시적인 성과를 도출할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.