하이닥

"코로나19 팩트 체크 - 치료"

제약 회사와 IT의 협업을 통해 약물 재창출을 시도

약물 재창출 또는 약물 재지정(Drug repurposing)은 시장에서 판매되고 있는 의약품의 새로운 용도를 조사하는 연구이다. 코로나19 발병 후, 연구원들은 기존에 있던 약물 중 코로나바이러스 치료 가능성이 있는 모든 약물을 검토 중이다. 약물 재지정 연구가 관심을 받게 된 이유는 기존의 신약 개발의 절차 때문이다. 기술의 발달로 신약 개발 속도는 빨라졌지만, 어떤 질병에 효과가 있는지부터 판매용 약물로 승인을 받기까지 보통 10년 이상의 시간이 걸린다. 그러나 정작 약물 개발 성공률은 5% 미만이다. 현재 코로나19 치료를 위해 FDA 승인을 받고 현장에서 사용 중인 약물은 렘데시비르밖에 없다. 이러한 약물과 같은 코로나19 치료제 후보는 어떻게 찾는 것일까?

관련 외신기사 축약 내용

▶ 세계에서 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터가 코로나바이러스 치료제를 찾는다 (The Guardian, 2020.06.23)

세계에서 가장 빠른 것으로 알려진 일본 슈퍼 컴퓨터는 코로나바이러스에 대한 치료법을 식별하기 위해 사용되고 있다. 후가쿠(Fugaku) 슈퍼 컴퓨터는 초당 415조 개 이상의 작업을 수행할 수 있다. 6년 동안 개발된 후가쿠에는 15만 개의 고성능 처리 장치가 포함되어 있으며, 일주일에 수천 개의 물질을 검사할 수 있다. 일반 컴퓨터보다 1,000배 이상 빠른 슈퍼 컴퓨터를 활용하면 핵폭발 모의 실험, 가상 무기 실험, 기후 시스템 모형화 등이 가능하다. 지진 활동이 활발한 일본에서 후가쿠는 지진과 쓰나미의 영향을 모형화하고 탈출 경로를 계획하는데 사용된다.

전문가들은 이 슈퍼 컴퓨터가 아직 임상 시험 단계에 있는 약물을 포함해 약 2,000개의 약물에서 코로나19의 치료법을 식별하는데 도움이 되기를 바라고 있다. 이미 슈퍼 컴퓨터는 칸막이가 있는 사무실 공간과 창이 열려있지 않은 기차에서 호흡 방울이 어떻게 퍼지는지에 대한 시뮬레이션을 실행했다.

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▶ AI를 활용한 약물 재창출 (HealthITAnalytics, 2021.02.16)

Nature Communications지에 발표된 연구에 따르면, AI가 코로나19를 치료하는데 도움이 될 수 있는 기존 약물을 탐지하고 식별한다고 한다. 코로나19 전염병의 많은 주요 과제 중 하나는 바이러스에 대한 효과적인 치료법을 찾는 것이다. 코로나바이러스의 빠른 확산은 포괄적인 치료법의 즉각적인 필요성을 만들었다.

MIT의 전기공학 및 컴퓨터과학 학자인 Caroline Uhler는 “신약을 개발하는 일은 아주 오랜 기간이 걸린다. 편리한 선택은 현존하는 약물의 용도를 바꾸는 것”이라고 말했다. 약물 재창출은 효과적인 전략이다. 그러나 기존 약물에 대한 새로운 용도를 찾기 위해서는 시간이 많이 걸리고 비용이 많은 드는 무작위 시험을 수행해야 한다.

최근 연구자들은 약물 재창출 과정을 가속화하기 위해 AI를 사용하는 방법을 탐구했다. 연구진은 코로나19, 특히 노년층 환자를 보호하기 위해 사용될 수 있는 약물을 찾을 수 있도록 연구했다. 이러한 기능을 개발하기 위해 연구원들은 빅데이터 분석 기술을 활용했다. 가능한 많은 약물 목록을 생성하고 코로나19 감염에 관련된 유전자와 단백질의 네트워크를 지도화했다.

AI 기술은 약물의 초기 목록을 생성하기 위해 두 가지 데이터 세트에 의존했다. 한 데이터 세트는 다양한 세포 유형이 이미 시판 중인 다양한 약물에 어떻게 반응하는지를 보여주었고, 다른 데이터 세트는 코로나19 감염에 어떻게 반응하는지를 보여주었다. 알고리즘은 이 두 데이터 세트를 분석하여 코로나19 치료제로 효과가 있는 약물을 추려냈다. 이러한 과정을 통해 고령 환자에서 코로나19와 싸우기 위해 약물이 표적화해야 하는 정확한 유전자 네트워크를 찾아낼 수 있었다.

AI가 제안한 코로나19 치료제 후보 리스트는 현재까지 약 100여 개에 이른다. 이 중에는 FDA가 긴급 승인하여 의료 현장에서 사용 중인 렘데시비르도 포함되어 있다.