초록 ▼

□ 연구개요
신약 개발 과정에서 많은 수의 화합물이 독성, 부작용으로 인해 실패하며, 이에 따른 천문학적 비용과 시간이 소모됨. 이를 극복하기 위하여, 최근 기계학습 및 인공지능 모델이 연구되었지만, 예측의 신뢰성과 해석성이 부족하여 대부분 신약 개발 과정에 적용되지 못하였음. 이를 극복하고자, 본 연구에서는 설명 가능한 인공지능 모델에 기반한 약물 후보의 독성 및 부작용 조기 예측 모델을 개발하였음.
본 연구팀은 약물 및 부작용 대규모 데이터 셋을 수집하여 독성 및 부작용 예측 모델의 신뢰성을 향상시켰음. 또한, 설명

□ 연구개요
신약 개발 과정에서 많은 수의 화합물이 독성, 부작용으로 인해 실패하며, 이에 따른 천문학적 비용과 시간이 소모됨. 이를 극복하기 위하여, 최근 기계학습 및 인공지능 모델이 연구되었지만, 예측의 신뢰성과 해석성이 부족하여 대부분 신약 개발 과정에 적용되지 못하였음. 이를 극복하고자, 본 연구에서는 설명 가능한 인공지능 모델에 기반한 약물 후보의 독성 및 부작용 조기 예측 모델을 개발하였음.
본 연구팀은 약물 및 부작용 대규모 데이터 셋을 수집하여 독성 및 부작용 예측 모델의 신뢰성을 향상시켰음. 또한, 설명 가능한 인공지능을 활용하여 예측 결과에 따른 독성 화합물의 구조적 특징 및 화합물의 부작용 기작 메커니즘에 관한 분석을 진행하였음. 본 연구 결과는 화합물의 독성 및 부작용을 조기 예측하여 초기 신약 개발의 비용과 시간을 절감해줄 수 있으며. 나아가 약물의 작용 기전을 규명하는데에도 활용될 수 있을 것으로 예상됨.

□ 연구 목표대비 연구결과
다양한 약물 데이터베이스를 탐색하여 화합물의 독성과 부작용 관련 정보를 수집하고 엄격한 처리를 통해서 정량 및 정성적 특징을 모두 만족하는 골드스탠다드 독성 및 부작용 데이터베이스를 성공적으로 구축하는 것을 시작으로, 설명 가능성을 제고한 인공지능 기반 화합물 독성 및 부작용 예측 모델을 개발 및 다양한 심층 신경망 기반 설명가능 구조 및 학습 기술들로 고도화하였음. 개발한 모델들은 내부 및 외부 데이터를 이용한 엄격한 검증 과정들을 통해서 예측 성능의 우수함을 검증하였으며, 이를 통해 모델의 설명가능한 구조가 단순히 설명가능성을 부여하는 것 뿐 아니라, 모델의 예측 성능을 높이는 데에 크게 기여하는 것을 확인하였음.
이후, 본 연구에서는 모델 내 설명가능한 모듈을 이용, 독성을 일으키는 알려진 화합물 구조와 부작용을 일으키는 실제 화합물 쌍에 대해 화합물의 독성과 관련된 구조나 화합물 쌍의 부작용에 대한 기작 등을 유추할 수 있는지를 검증하여 예측의 신뢰도 및 설명가능한 모듈의 해석적 신뢰도가 높음을 증명하였음. 이를 통해 화합물의 독성 및 부작용에 대한 알려지지 않은 구조적 패턴이나 부작용의 기전 등을 유추하고 제안하는 것이 가능함을 시사하였고, 결과적으로 본 연구의 목표로 삼은 다양한 세부 목표들을 정량 및 정성적으로 완벽하게 달성하였음을 보고함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구의 결과물을 활용하여 산재되어 있는 독성 및 부작용에 대한 통합 데이터베이스를 제공하는 서비스 구축이 가능하며, 이를 바탕으로 국내 인공지능 신약 개발기술에 적극 활용될 수 있는 원천 플랫폼 제공이 가능할 것으로 기대함. 또한, 본 연구에서 개발한 설명 가능 인공지능 모델을 통하여 약물의 독성 및 부작용 수준이 예측과 동시에 관련 하부 구조 및 부작용 기작 후보군 유전자를 제시함으로서, 신약 개발 초기의 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있음. 본 연구는 신약 개발 R&D와 관련된 국내 인공지능 및 기계학습 원천기술을 확보하였으며, 이는 향후 국내외 제약 관련 사업에서 유의미한 수익 창출과 국가 차원의 경쟁력 확보에 도움이 될 것으로 예상함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 1차년도 ... 4
• 2) 2차년도 ... 6
• 3) 3차년도 ... 8
• 4) 4차년도 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 16
• 끝페이지 ... 41