초록 ▼

□ 연구개발 목표
Deep learning 기반의 인공지능 기술을 이용하여 약물-타겟 단백질의 결합을 예측하는 모델의 제작 및 평가
1. 개발된 모델을 이용하여 코로나19의 치료제로 활용될 수 있는 약물 재창출 후보군의 in silico 예측
2. In silico 예측시에, 결합여부를 판단하는 binary classification이 아닌 약물과 단백질의 결합력을 나타내는 지표로 사용되는 Kd로 표현될 수 있게 구현
3. 결합력을 기반으로 우수한 약물 재창출 후보 물질의 리스트 도출
4. 협력기관의 실제

□ 연구개발 목표
Deep learning 기반의 인공지능 기술을 이용하여 약물-타겟 단백질의 결합을 예측하는 모델의 제작 및 평가
1. 개발된 모델을 이용하여 코로나19의 치료제로 활용될 수 있는 약물 재창출 후보군의 in silico 예측
2. In silico 예측시에, 결합여부를 판단하는 binary classification이 아닌 약물과 단백질의 결합력을 나타내는 지표로 사용되는 Kd로 표현될 수 있게 구현
3. 결합력을 기반으로 우수한 약물 재창출 후보 물질의 리스트 도출
4. 협력기관의 실제 실험결과를 통해 교차 평가 및 모델의 개선

□ 연구개발 내용
SARS와 MERS의 주원인이 되었던 코로나바이러스 (CoV)로 인해 바이러스감염병에 대한 위험성의 인식과 피해가 있은 후, 2019년 극후반부터 SARS-CoV-2에 의한 급성 호흡기 질환 및 폐렴이 발생하였음. 현재까지 바이러스 및 질병은 전세계로 퍼지는 pandemic상태에 이르렀고 2020년 4월 1일 기준 전세계 85만명이 확진되었음. 이 배경에는 미지의 감염병에 대한 연구된 치료제가 없었기에 대부분 대증요법으로만 대응할 수 밖에 없는 상황이 있음.
이러한 문제점들을 해결하기 위해서 신속하고 효율적으로 특정 질병에 대해 사용될 수 있을 약물을 제시할 수 있는 기술이 필요하며, 본 연구팀은 인공지능 기술을 이용하여 약물과 타겟 단백질간의 결합을 예측할 수 있는 모델을 구축하고자 함. 구체적인 내용은 다음과 같음:
1) 딥러닝 기반의 인공지능 모델의 설계
2) 인공지능 모델 학습을 위한 공개데이터 기반의 거대 데이터 수집 및 정제
3) 인공지능 모델의 초기 성능 평가 및 성능 향상 (fine-tuning)
4) 바이러스의 복제에 관여하는 핵심 단백질들을 타겟으로 설정하고 해당 단백질에 결합할 수 있는 약물들을 예측하여 리스트 도출
5) 타겟 단백질에 결합하는 약물들 각각의 해리상수값 (Kd) 예측
6) 협력기관의 실제 실험데이터와 교차검증을 통해 모델의 실증적 평가와 도출된 실제 데이터를 인공지능 모델에 feed-back 하여 모델의 성능 지속 향상
7) 향후에 예기치 못한 전염병 발생 시 대처할 수 있는 in silico 약물 재창출 기법 확립
최종적으로는 위의 연구개발 내용을 통해 협동기관과의 유기적인 연구와 방법론들이 제 2, 제 3의 감염성 유행병이 발생하더라도, 유연하고 재빠르게 대처할 수 있는 하나의 표준 대응 프로토콜로 제시될 수 있음.

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
기술적인 측면에서 본 연구의 결과 및 방법론은 대량 스크리닝 기법 (High throughput screening, HTS)를 보완하고, 저분자 화합물 신약 개발 및 약물 재창출 분야에 있어 획기적인 방식을 제공할 수 있음. 또한 신약개발 과정에서 Hit 발굴에 사용될 수 있고 Lead optimization을 위한 인공지능 모델의 평가 코어모듈로 사용할 수 있음.

경제적인 측면에서는 신약개발 프로세스의 측면에서는 Hit발굴의 시간과 비용을 효율적으로 단축하는 효과가 있고, 인공지능으로 도출되는 약물들로 코로나19의 감염을 효과적으로 치료하게 되면 ‘코로나쇼크’로 인한 경제침체의 회복에 일조할 수 있고, 사회적 거리두기 조치를 통해 얼어붙었던 사회적 경제활동들도 다시 활발하게 재개될 것으로 예상됨.

사회적으로는 코로나19에 대한 치료제를 발굴하고 투입함으로써 일반인들에게 안도감을 줄 수 있으며, 예기치 않은 감염의 또 다른 유행에 대한 대비책이 됨으로써 의학적 안전망을 펼칠 수 있게 된다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 6
• 1-1. 연구개발 목표 ... 6
• 1-2. 평가항목별 성과 ... 7
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 8
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 9
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 9
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 19
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 20
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 21
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 25
• 3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 26
• 1) 연구 개발 결과의 활용 분야 ... 26
• 2) 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 26
• 3) 추가연구의 필요성 ... 26
• 4) 기대효과 ... 26
• 5) 기업 및 사업화 계획 ... 27
• 끝페이지 ... 28