초록 ▼

□ 연구개발 목표
본 연구팀의 최종 목표는 신약 표적 탐색부터 표적 구조 분석, 후보 물질 디자인, 최적화, 검증, 신약 후보 도출까지 컴퓨터를 이용한 신약 개발 전 과정을 수행할 수 있는 인공지능 기반의 통합 플랫폼 개발이다. 이를 위해서 인공지능을 이용한 유전체, 단백질 구조, 화합물 특성 분석방법을 개발하며, 개발된 기술을 신약 개발에 손쉽게 사용할 수 있도록 웹기반의 사용자 환경을 개발하는 것을 목표로 한다.
또한 개발된 플랫폼을 이용하여 5대암에 대한 새로운 신약 표적 도출 및 후보 화합물 선별,신약 디자인, 최

□ 연구개발 목표
본 연구팀의 최종 목표는 신약 표적 탐색부터 표적 구조 분석, 후보 물질 디자인, 최적화, 검증, 신약 후보 도출까지 컴퓨터를 이용한 신약 개발 전 과정을 수행할 수 있는 인공지능 기반의 통합 플랫폼 개발이다. 이를 위해서 인공지능을 이용한 유전체, 단백질 구조, 화합물 특성 분석방법을 개발하며, 개발된 기술을 신약 개발에 손쉽게 사용할 수 있도록 웹기반의 사용자 환경을 개발하는 것을 목표로 한다.
또한 개발된 플랫폼을 이용하여 5대암에 대한 새로운 신약 표적 도출 및 후보 화합물 선별,신약 디자인, 최적화, 인실리코 검증을 수행하며, 선택된 후보 물질은 합성, 기전 검증, 약물활성도 검증, 3차원 오가노이드 실험 검증, PDX 마우스 기반의 약효 검증 등의 방법을 통하여 플랫폼의 정확성을 검증하고 신약 개발을 수행한다.

□ 연구개발 내용
◯ 유전체 기반 표적 발굴 및 약물 후보 탐색 기술
● 유전체 통합 데이터베이스 구축
● 질환 유전체 기반 유전자 발현량 분석 파이프라인
● 유전체 기반 약물 재창출 및 탐색
● AI기반 유전체 기반 약물 반응 예측
● AI기반 유전체 발현량 기반 Gene Dependency 예측 모델
● AI기반 약물-표적 상호작용 예측
◯ 단백질 구조 기반 신약 디자인 플랫폼
● 단백질 구조 기반 통합 데이터베이스 구축
● 단백질-화합물 상호작용 통합 데이터베이스 구축
● 표적 단백질의 구조 및 단백질 특성 예측
● 리간드 결합 위치 예측
● AI기반 활성 화합물 후보 생성 및 구조 최적화
● AI기반 단백질-표적 상호작용 강도 예측
● AI기반 신약 디자인 파이프라인
● AI기반 후보물질 스크리닝 파이프라인
◯ 인실리코 신약 성공 가능성 예측 플랫폼
● AI기반 합성 경로 예측
● AI기반 BBB 투과성 예측
● AI기반 화합물 독성 예측
● AI기반 임상 실패 가능성 예측 인공지능 모델
◯ 웹기반의 사용자 환경
● 웹기반 데이터베이스 검색 서비스
● 웹기반 신약 개발 앱 및 자동화 시스템 개발 개발
● 앱 사용을 위한 RESTful 기능 개발
◯ 실험 기반의 신약 후보 물질 검증
● 신약 후보물질의 검증을 위한 화합물 라이브러리 합성 및 활성 검증
● CRISPER/CAS9을 이용한 표적 검증
● PDX 또는 암 오가노이드 모델을 이용한 표적 및 선도물질 효능성 및 독성

□ 활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함)
◯ AD3 플랫폼은 유전체와 단백질 구조정보를 이용한 신약 개발 플랫폼으로 다양한 신약 개발 프로젝트에 활용.
◯ REMEDY 시스템을 이용하여 최근 빠르게 증가하고 있는 다양한 질병 유전체 데이터를 활용하여 신약 후보 물질과 신규 표적을 탐색.
◯ DRUG DESIGNER를 이용한 선택된 표적 단백질에 작용하는 신약 후보 물질 빠르게 도출하거나 최적화 진행 및 물질 선별
◯ AD3웹 서비스 기반으로 다양한 신약 개발에 프로젝트에 활용
◯ 과제를 통해 개발된 신약 후보 물질을 이용한 신약 개발
◯ 본 연구를 통해서 개발된 다양한 인공지능 기반 신약 개발 알고리즘을 이후 다양한 표적에 대한 신약 개발 서비스를 할 예정임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 6
• 1-1. 연구개발 목표 ... 6
• 1-2. 평가항목별 성과 ... 7
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 11
• 2) 자체 보완활동 ... 11
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 13
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 14
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 14
• 1) AD3 (Ai Driven Drug Discovery) 플랫폼 ... 14
• 2) AD3 통합 플랫폼 ... 16
• 3) AD3 백엔드 서비스 ... 19
• 4) 통합 데이터베이스 ... 20
• 5) 유전체 기반 표적 발굴 및 약물 후보 탐색 (REMEDY) ... 22
• 6) 약물 표적 상호작용 예측 ... 28
• 7) 표적 단백질 구조 및 특성 분석 ... 31
• 8) 활성 화합물 생성 및 특성 분석 ... 33
• 9) 화합물 구조 최적화 ... 35
• 10) 단백질-화합물 결합 에너지 예측 ... 37
• 11) AI기반 합성 경로 예측 (Retrosynthesis) ... 39
• 12) 화합물 특성 분석 방법 개발 ... 41
• 13) 임상 시험 성공 실패 가능성 예측모델 개발 ... 46
• 14) AI기반 신약 성공 가능성 레포트 ... 47
• 15) 신약 디자인 통합 파이프라인 개발 ... 49
• 16) 독성 데이터베이스 구축 및 데이터 생산 ... 51
• 17) 플랫폼 검증을 위한 신약 후보 물질 개발 ... 53
• 18) 플랫폼 검증을 위한 유전체 기반 바이오 마커 및 표적 발굴 ... 78
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 86
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 89
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 90
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 91
• 1) SARS-CoV-2 Spike protein의 구조예측에 응용 연구 ... 91
• 2) 당뇨병 치료제 범부처 신약 개발 사업 선정 ... 92
• 3) 115억 규모의 민간 투자 유치 ... 92
• 3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 92
• 끝페이지 ... 93