초록 ▼

□ 연구개발 목표
사업단의 목표인 전통지식을 통해 효능이 알려진 천연물 소재의 인체 내 다중성분 다중표적 (MCMT) 원리를 통해 천연물의 효능 해석 및 예측 기술을 개발하기 위해서, 본 세부과제에서는 세 가지 목표를 제시하였다. 첫째, 천연물 소재의 인체 내에서의 효능과 질병과의 연결성의 정보를 담는 통합데이터 웨어하우스를 개발한다. 둘째, 앞서 개발한 통합데이터 웨어하우스를 분석하여 천연물 효능 해석 서비스를 제공한다. 마지막으로, 통합데이터 웨어하우스에는 담겨있지 않지만 이를 통해 추론할 수 있는 정보들을 예측하는 딥러닝

□ 연구개발 목표
사업단의 목표인 전통지식을 통해 효능이 알려진 천연물 소재의 인체 내 다중성분 다중표적 (MCMT) 원리를 통해 천연물의 효능 해석 및 예측 기술을 개발하기 위해서, 본 세부과제에서는 세 가지 목표를 제시하였다. 첫째, 천연물 소재의 인체 내에서의 효능과 질병과의 연결성의 정보를 담는 통합데이터 웨어하우스를 개발한다. 둘째, 앞서 개발한 통합데이터 웨어하우스를 분석하여 천연물 효능 해석 서비스를 제공한다. 마지막으로, 통합데이터 웨어하우스에는 담겨있지 않지만 이를 통해 추론할 수 있는 정보들을 예측하는 딥러닝 기반 모델을 만들어 사업단에 제공하여 천연물 효능을 예측한다.

□ 연구개발 내용
1단계에는 통합데이터 웨어하우스 시스템을 개발하기 위해, 먼저 한국, 중국 그리고 싱가폴에 있는 천연물 데이터베이스에서 필요한 데이터를 추출하여 중복 물질을 제거하여 통합하였다. 중복 후보를 검출하기 위해서는 Edit-distance, 토큰 기반 유사도, 자카드 유사도와 같은 속성을 사용하여 제거하였다. 그리고 이를 확장하여 더욱 다양한 정보들을 담기 위해서 분자 수준과 분자 이상의 수준을 가진 물질들에 대해 다르게 취급하고 각각의 데이터를 통합하여 그래프 구조로 확장하였다.
2단계에서는 통합데이터에서 얻은 지식을 통해 유용한 MCMT 플랫폼과 서비스를 개발하고 천연물 효능을 해석하기 위해서 크게 목표 질환에 천연물 소재가 일으키는 작용 기전의 reasoning을 예측하는 모델 HBCS을 개발하고 이렇게 찾은 reasoning을 제시하는 웹 시스템을 개발하였다. 또한 신약 후보 소재 발견을 위한 임의 조합 약물 효능 예측 시스템인 HGGC와 DGEC을 개발하였다.
3단계에서는 통합데이터로부터 새로운 지식을 추론하여 천연물 효능 예측 기술을 만들었다. 먼저, 새로운 소재나 바이러스의 특성을 분석하고 영향을 추론하기 위해 그래프 딥러닝 기반의 VGNAE 기술을 제안했다. 이후 다양한 종류의 엔티티들이 존재하는 바이오 네트워크 특성 반영을 위해 HetGDC를 개발하였고, 이는 타 기술의 발판이 되었다. 또한 대용량 바이오 네트워크에서 물질 간 상호작용 추론 기술은 BKENE를 개발하였다. 마지막으로 3단계에서 개발한 기술들을 종합하여, 천연물에 대해 효능을 가질 것으로 예측되는 질병과 어떠한 효능을 가지는지에 대해 예측해주는 최종 모델을 개발하였다.

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
본 과제를 통해 연구한 Information-rich Embedding 기술은 약물의 효능 예측 및 유전자와 질병 간의 관계 예측 등에 활용할 수 있다. 이는 유효 약물을 예측함으로써 스크리닝 비용을 절감하는 데 도움을 준다. 또한, 본 과제에서 개발한 Search space reduction을 통한 대용량 그래프 처리 기술은 시간 복잡도가 높은 hierarchical attention을 사용하지 않고도 유의미한 링크 예측을 수행할 수 있다는 점에서 다양하고 방대한 정보를 포함하는 이질형 대용량 그래프인 바이오 네트워크를 효율적으로 분석하는 데 기여한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 4
• 1-1. 연구개발 목표 ... 4
• 1-2 평가항목별 성과 ... 6
• 1-5. 선정/단계/연차점검의견 ... 12
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 14
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 14
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 35
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 40
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 43
• 3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 45
• 4. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 47
• 끝페이지 ... 48