#43 AI가 신약을 개발한다고?, "오가노이드" 기술 뭘까
< AI 기반 "신약 개발 및 독성 예측 플랫폼" 알아보기>
AI 기반 신약 개발 플랫폼의 구축 원리와 핵심 기술 요소를 개괄적으로 알아보고,
특히 신약 후보 물질의 안전성 평가에 필수적인 AI 기반 독성 예측 플랫폼의 중요성과
작동 원리를 살펴봅니다.
AI 기술은 복잡하고 예측하기 어려웠던 약물-생체 간의 상호작용을 정밀하게
모델링하고, 잠재적인 독성 위험을 사전에 예측함으로써 더욱 안전하고 효과적인 신약
개발을 가능하게 하는 기술들이 뭔지 보시지요.
<1> AI 기반 "신약 개발 및 독성 실험 플랫폼 " 구축 원리
| 구 분 | 주요 단계 | 기 술 요 소 | 기 대 효 과 |
| 신약 개발 플랫폼 |
1. 데이터 수집 및 통합 |
생물학적 데이터(유전체, 단백체 등), 화학적 데이터(약물 구조, 반응 등), 임상 데이터, 문헌/특허 데이터 통합 |
신약 개발 관련 다양한 정보 통합 및 활용 기반 마련 |
| 2. 타겟 발굴 및 검증 |
*AI 알고리즘 기반" 질병 관련 신규 타겟 발굴, "머신러닝 모델 활용" 질병 메커니즘 이해 및 타겟 예측, "네트워크 분석" 등 통해 타겟 중요성 검증 |
혁신적인 신약 타겟 발굴 가능성 증대 |
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| 3. 신규 화합물 설계 및 최적화 | 생성 모델, 강화 학습 등 활용 신규 약물 후보 물질 구조 설계, 약물-타겟 상호작용 예측, 분자 시뮬레이션 통해 활성, 선택성, 약물성 최적화 |
효율적인 신규 약물 후보 물질 발굴 및 성능 향상 |
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| 4. 약물 반응 예측 및 바이오마커 발굴 | 세포주, 환자 유래 모델 데이터 학습 통해 약물 반응성 예측, 약물 반응 관련 바이오마커 발굴 |
맞춤형 신약 개발 및 환자 치료 효과 증대 가능성 |
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| 5. 임상 시험 설계 및 예측 |
임상 시험 데이터 분석 통해 환자모집 최적화,부작용 예측, 시험 성공 가능성 예측, 실제 임상 데이터 활용 |
임상 시험 효율성 및 성공률 향상 |
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| 독성 실험 플랫폼 |
1. 독성 데이터베이스 구축 | 기존 화학 물질 및 약물의 다양한 독성 정보(in vitro/vivo, 부작용 등), 물리화학적 특성, 분자 구조 정보 통합 |
독성 예측 모델 학습 및 검증 위한 데이터 기반 마련 |
| 2. 독성 예측 모델 개발 |
머신러닝/딥러닝 알고리즘 활용 화학 물질 구조-독성 관계 학습, 다양한 분자 표현 방식 및 머신러닝 기법 적용, QSAR 모델링과 AI 결합 |
신규 화합물의 잠재적 독성 예측 정확도 향상 |
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| 3. 다양한 독성 평가 항목 예측 | 급성 독성, 유전 독성, 발암성, 생식 독성, 특정 장기 독성 등 다양한 독성 항목 예측 모델 개발, ADMET 예측 모델 통합 |
약물 후보 물질의 종합적인 안전성 평가 가능 |
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| 4. In Silico 독성 스크리닝 |
개발된 AI 모델 활용 대규모 화합물 라이브러리 가상 스크리닝, 잠재적 독성 유발 물질 사전 식별 |
실험 전 독성 가능 물질 선별 통한 효율적인 실험 설계 및 비용 절감 |
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| 5. 독성 메커니즘 이해 |
AI 모델 활용 독성 유발 물질 특징-작용 메커니즘 연관성 분석, 시스템 생물학적 데이터 통합 |
독성 발현 경로 및 생체 시스템 영향 종합적 파악 |
<2>..국내 .. "AI 신약개발 " 기업 및 플랫폼 사례
| 기 업 명 | 주요 기술 및 특징 | 협업 및 성과 |
| 신테카바이오 (Syntekabio) |
유전체 기반 약물 개발 플랫폼 DeepMatcher: 약물-타겟 예측 |
국립암센터와 공동 연구 다국적 제약사에 기술 이전 |
| 아름바이오 | 독성 예측 AI 플랫폼 개발 머신러닝 기반 ADME/Tox 모델 |
비임상 CRO 기업과 제휴 식약처 가이드라인 연계 연구 진행 |
| 스탠다임 (Standigm) |
신약 발굴 자동화 플랫폼 ‘ Standigm BEST’ 약물 재창출(리포지셔닝)에 강점 |
CJ헬스케어, GC녹십자와 공동 연구 글로벌 특허 다수 보유 |
| 버즈폴 (Buzzpole) |
논문 분석 + 약물 탐색 플랫폼 인공지능이 신약개발 논문 자동 요약및 후보 도출 |
한미약품과 공동 프로젝트 수행 |
| 리디안AI | 혈액/이미지 기반 바이오마커 분석 독성 및 효능 예측 특화 |
다수 바이오벤처 및 병원과 협력 중 |
..국내 도입 및 활용 사례..
| 사 례 | 내 용 |
| GC녹십자 + 스탠다임 |
AI 기반 후보물질 발굴에 성공, 공동 특허 출원 |
| SK바이오팜 | 자체 AI 플랫폼 개발, 뇌전증 신약 개발에 적용 중 |
| 대웅제약 | 자체 AI 플랫폼 ‘SmartDrug Discovery’ 운영, 후보물질 도출 시간 80% 단축 |
| 한미약품 | 논문 분석 AI 도입으로 신약 파이프라인 확대 지원 |
<3>.."오가노이드" .. 무엇인가?
오가노이드(Organoid)는 인간 또는 동물의 줄기세포를 3차원(3D)
배양하여 만든,실제 장기(Organ)를 모사한 미니 장기(소형 조직 모델).
..실험실에서 만든 일종의 "미니 장기"라고 할 수 있죠..
| 구 분 | 내 용 |
| 정의 | 줄기세포를 3D 환경에서 배양해 뇌, 간, 폐, 장, 췌장 등 특정 장기의 구조와 기능을 일부 재현한 모델 |
| 형태 | 수 mm 크기의 구형 또는 관형 구조로, 장기 내부 환경을 흉내냄 |
| 기반 기술 | 줄기세포 기술, 3D 바이오프린팅, 생체모사 배양기술 |
a)..오가노이드의 장점..
| 장 점 | 설 명 |
| 인체와 유사 | 실제 사람의 장기 기능과 유전자 발현 양상이 유사 |
| 동물실험 대체 가능 | 독성 평가, 약물 반응 실험에서 동물 대신 활용 가능 |
| 맞춤형 치료 가능 | 환자 유래 세포로 오가노이드를 만들면, 환자 맞춤형 약물 실험 가능 |
| 질병 모델링 | 암, 뇌질환, 장염 등 질병을 모사하는 데 사용 |
| 분 야 | 활 용 예 시 |
| 신약 개발 | 약물의 독성 및 효능을 인체와 유사한 조건에서 실험 |
| 암 연구 | 환자의 암세포로 오가노이드를 만들어 항암제 테스트 |
| 재생의학 | 손상된 장기 대체 연구(미래형 인공장기 가능성) |
| 유전 질환 연구 | 유전자 조작을 통해 특정 질병 원인 분석 |
<4>.."해외 오가노이드".. 선도 기업 및 "국내 협력" 사례
| 해 외 기 업 | 주 요 기 술 및 성 과 | 국 내 협 력 기업 내 용 |
| BICO Group (스웨덴) |
3D 바이오프린팅 및 오가노이드 배양 기술 선도 AstraZeneca, MIT 등과 협업 600개 이상 연구소에 장비 공급 |
T&R Biofab (한국)와 유사한 기술 영역에서 활동 중이나, 직접적인 협력 사례는 확인되지 않음 |
| Hubrecht Organoid Technology (HUB) (네덜란드) |
장기 유래 오가노이드 개발 및 상용화 STEMCELL Technologies와 독성 평가 서비스 제공 |
NEXT&BIO (Kolmar Korea 자회사)가 HUB와 라이선스 계약 체결, HUB의 오가노이드 사용 권한 확보 |
| STEMCELL Technologies (캐나다) |
오가노이드 배양용 배지 및 키트 제공 HUB와 협력하여 독성 평가 서비스 제공 |
국내 기업과의 직접적인 협력 사례는 확인되지 않음 |
| Organovo (미국) |
3D 바이오프린팅을 통한 인체 조직 개발 간 오가노이드를 활용한 약물 독성 평가 |
국내 기업과의 직접적인 협력 사례는 확인되지 않음 |
<5>.."국내 오가노이드" .. 기업 및 "해외 협력" 사례
| 국내 기업 | 기업 주요 기술 및 성과 | 기업 내용 |
| T&R Biofab (시흥) |
3D 바이오프린팅을 활용한 간 오가노이드 개발 일본에서 관련 특허 확보 간 독성 평가 및 신약 후보물질 탐색에 활용 |
BICO Group과 유사한 기술 영역에서 활동 중이나, 직접적인 협력 사례는 확인되지 않음 |
| NEXT&BIO (Kolmar Korea 자회사) |
오가노이드 배양을 통한 맞춤형 치료제 개발 GMP 시설 구축 예정 근육 재생 치료제 임상 1상 준비 중 |
Hubrecht Organoid Technology (HUB)와 라이선스 계약 체결, HUB의 오가노이드 사용 권한 확보 |
| Organoid Sciences (성남) |
오가노이드 기반 재생 치료제 및 신약 스크리닝 플랫폼 개발 다양한 마우스 오가노이드 라인 및 배양 배지 판매 |
해외 기업과의 직접적인 협력 사례는 확인되지 않음 |
..오가노이드 기술은 신약 개발, 독성 평가, 맞춤형 치료제 개발 등..
..다양한 분야에서 활용되고 있으며..
..국내외 기업 간의 협력을 통해..
..그 응용 범위가 더욱 확대되고 있습니다..
..미래는 바이오에 있다고들 합니다..
..진시황도 원하던 거 였을듯..
..머니 머니해도 행복한 건강이 최고입니다..