신약 개발에 AI를 도입하는 경우 소요되는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 만큼 신약개발 사업에 AI 기술이 급부상하고 있다. 이에 정부는 국내 AI 신약개발 경쟁력을 키우기 위해 보건복지부와 과학기술정보통신부가 공동으로 K-멜로디 사업을 추진하겠다고 나섰다.

5월 22일 보건복지부는 과학기술정보통신부와 함께 내년 시행 예정인 ‘K-멜로디’ 사업을 추진 중이라고 밝혔다.

K-멜로디(K-Machine Learning Ledger Orchestration for Drug Discovery) 사업은 공공 데이터 플랫폼을 만드는 프로젝트로 제약사와 기관들이 보유하고 있는 데이터를 AI에 학습시킨 후 관련 기술을 공유해 신약 개발의 효율성을 극대화 하는 것이 목적이다.

신약 후보물질 발견 및 선정하는데 5~6년이 걸리고 그 비용도 수입 억에 달한다. 그러나 AI를 도입하는 경우 시간과 비용을 최대 80%까지 줄일 수 있어 제약업계에서는 필수조건으로 떠올랐다.

그러나 AI 신약개발에 필요한 중요 데이터는 병원과 제약사 등에서 개별적으로 축적되고 있으며 이는 매우 민감한 정보로 쉽게 공유할 수 없었다. 이에 정부는 K-멜로디 사업에 ‘연합학습’ 방식을 도입해 다기관 데이터 활용 및 협력이 가능하도록 보안성을 높일 계획이다.

연합학습은 데이터를 개별 기관에서 AI 모델을 투입해 데이터를 학습시킨 후 중앙 플랫폼에 집적하는 기술로 데이터의 안전성을 유지하면서 다기관 간 데이어 공유가 가능하다는 점에서 효율적인 방법으로 제시되고 있다.

앞서 유럽에서도 2019년 EU(유럽연합)-멜로디 사업이 진행됐었다. 암젠, 바이엘, GSK, 얀센 등 세계 10대 제약회사와 주요 대학, 스타트업이 참여한 바 있다.

현재까지 K-멜로디 프로젝트에 22개 제약사가 참여의사를 밝혔으며 KT, 카카오 등 국내클라우드 회사와 대학 연구실, AI 스타트업의 참여가 예상된다.

한편 AI 신약 개발 세계 시장 규모는 2027년 40억 350만 달러에 이를 것으로 전망된다. 과학기술정보연구원 ‘ASTI Market Insight 135: AI 신약개발’에 따르면 AI 신약 개발의 세계 시장 규모는 2021년 4억 1,320만 달러로 집계 됐으며 매년 45.7%씩 성장할 것으로 예측했다. 또 지역별로 북미지역은 2027년 19억 4,050만 달러로 예상되며 유럽시장은 11억 6,890만 달러, 아시아태평양 시장은 6억 5,190만 달러로 예상했다.

이에 국내 제약사들은 AI를 활용한 신약개발을 위해 공동 R&D를 진행 중에 있다.

대웅제약은 6월 13일 한올바이오파마와 미국 케임브릿지에 위치한 파킨슨병 신약 개발사 ‘빈시어 바이오사이언스’(이하 빈시어)에 공동 투자한다고 밝혔다. 이번 투자를 계기로 3사는 파킨슨병 치료제 개발을 위한 협력은 물론 임상시험 설계, 환자 후보군 선정 등 빈시어의 AI 플랫폼을 활용한 협력 기회를 모색할 예정이다.

또 지난해 3월 31일 대웅제약은 미국 XtalPi(이하 크리스탈파이)와 AI 기반 신약 개발 플랫폼을 이용한 항암 신약 공동 연구 및 개발 계약을 체결했다. 계약을 통해 양사는 신약 개발 파트너십을 맺고 합성치사 원리에 기반한 항암 타깃 신약 개발을 공동 진행하게 된다.

같은 해 9월 16일 에이조스바이오와 AI를 통한 합성치사 항암 신약 연구개발 계약을 체결했다. 계약을 통해 에이조스바이오는 자체 구축한 인공지능 플랫폼을 바탕으로 합성치사 항암 신약 후보 물질을 탐색하고, 대웅제약은 후보 물질에 대한 효능 평가와 임상 개발 등 사업화를 진행한다.

JW중외제약은 지난 1월 독일 머크 라이프사이언스(이하 머크)와 AI를 이용한 신약의 원료의약품 연구개발을 위한 업무협약을 체결했다. 머크는 JW중외제약에 자사의 AI 소프트웨어 ‘신시아(Synthia™)’를 제공한다. 신시아는 신약개발 단계 원료의약품의 합성 루트를 신속하게 분석·제공하는 프로그램이다. 또 머크의 주문합성연구소 ‘CS랩(Custom Synthesis Lab)’의 신규 물질 합성 노하우를 JW중외제약에 컨설팅한다.

삼진제약은 인공지능 신약개발 기업 ‘인세리브로’와 공동개발 중에 있는 ‘혁신면역항암제’ 과제가 과학기술정보통신부에서 지원하는 ‘인공지능 활용 혁신신약 발굴사업’에 선정되었다고 5월 30일 밝혔다.

삼진제약은 향후 인세리브로, 서울아산병원, ‘트라이얼인포매틱스(임상 영상 플랫폼 제공 IT기업)’와의 협업을 통해 신약개발 전 주기에 사용하게 될 고도화 된 인공지능 플랫폼을 개발하고 이를 활용한 임상 진입 면역항암제 후보물질 발굴에 나서게 된다.

세계 의약품 시장규모는 2020년 기준 1조 3,054억 달러이며 국내는 163억 5,200만 달러로 세계 의약품 시장의 2% 미만으로 작고 R&D 투자도 글로벌 투자액의 1% 미만 수준이다. 때문에 국내 제약사들은 막대한 시간과 비용, 불확실성이 높은 전통적인 신약 개발 방식은 감당하기 어렵고 이러한 한계를 극복하기 위해 데이터 분석과 AI 기술을 통한 신약 개발 기술이 절실하다.

이에 보건복지부는 6월 1일 ‘첨단산업 글로벌 클러스터 전략회의’를 통해 바이오클러스터 활성화 및 건강보험을 비롯한 공공 의료 데이터 개방 등 전자의무기록(EMR) 데이터 표준화를 촉진하기 위해 맞춤형 인센티브 제공방안을 마련할 예정이라고 밝혔다.

조규홍 보건복지부장관은 “디지털 헬스케어 신시장을 창출하고 국민에게 더 나은 보건의료 서비스를 제공할 수 있도록, 의료데이터의 안전한 활용을 활성화시키겠다.”라고 밝혔다.

‘첨단산업 글로벌 클러스터 육성 방안’에는 ‘디지털 헬스케어 산업 고도화’와 더불어, 바이오 기업에 대한 금융지원 강화 내용도 함께 논의되었다.

보건복지부는 메가펀드(2025년까지 1조 원 조성 목표)의 일환으로, 국내-해외 제약사·연구소 간 공동연구 및 기술사업화에 집중투자하는 ‘글로벌 오픈이노베이션 펀드(2천억 원+α)’를 조성하여, 국내 제약바이오 기업의 글로벌 진출을 적극 지원할 계획이다.

또 해외 우수 파이프라인에 대한 조건부 투자(국내 바이오 기업과의 공동연구·개발· 협력을 조건으로 투자 실시)를 통해 국내 기업과 글로벌 바이오 기업 간 연계 강화한다.

조규홍 보건복지부장관은 “디지털 헬스케어 산업은 저성장 시대의 핵심 성장 동력일 뿐 아니라, AI 신약개발·디지털 치료기기 등 혁신적 의료기술 개발 등 국민 건강증진에도 중추적 역할을 담당한다”라고 말하며, “보건 복지부는 디지털 헬스케어 신시장을 창출하고 국민에게 더 나은 보건의료 서비스를 제공할수 있도록, 의료데이터의 안전한 활용을 활성화시키겠다.” 라고 밝혔다.