NVIDIA-Eli Lilly 연구소와 데이터 기반 플랫폼으로 확대되는 AI 신약 발굴

NVIDIA와 Eli Lilly는 1월 AI 신약 발굴의 핵심 과제를 해결하기 위한 세계 최초의 AI 공동 혁신 연구소를 발표했다. 이번 10억 달러 파트너십은 제약 연구개발에 인공지능을 통합하는 새로운 국면을 보여준다. 기업들은 AI 기반 플랫폼을 활용해 방대한 생물학 데이터를 분석하고, 더 빠르게 실험을 수행하며, 훨씬 적은 반복으로 유망 화합물을 찾아내고 있다.

수십 년 동안 신약 발굴 과정은 극도로 비효율적이었다. 평균적으로 2,500개 화합물과 4년 이상이 있어야 임상시험 (clinical trial)에 올릴 만한 약물 1개를 찾을 수 있다. 이제 의약화학에서는 AI 모델이 과거 소수의 후보를 설계하는 데 걸리던 시간의 일부만으로 수천 개의 분자 후보를 생성하고 평가하는 데 사용되고 있으며, 딥러닝 시스템은 화합물이 실험실에 들어가기 전부터 단백질 구조, 결합 친화도, 독성 위험을 예측할 수 있다.

기후 변화에 따른 질병 이동, 고령화, 그리고 COVID-19의 뼈아픈 교훈이 신약 개발의 다음 시대를 형성하고 있다. 세계보건기구(WHO)는 온난화로 인해 dengue, Zika, chikungunya와 같은 바이러스의 분포 범위가 미국 일부와 남유럽을 포함한 새로운 지역으로 확대되고 있다고 반복해서 경고해 왔다. WHO, CDC, 그리고 각국 규제기관의 감시 데이터는 기관들이 위협을 경고하고 대응 수단이 존재하는지 또는 신속히 개발할 수 있는지를 평가할 때 연구 우선순위 설정에 점점 더 큰 영향을 미치고 있다.

과학 내부에서도 또 다른 전환이 일어나고 있는데, 단일 표적 약물에서 다중 작용 치료제로의 이동이다. 미래는 공통된 기전을 통해 여러 병원체에 대응할 수 있는 다중 작용 항바이러스제와 예방 치료제에 있다. COVID, RSV, influenza를 한 번에 막을 수 있는 단일 경구 약물이 나온다면, 사회가 계절성 및 팬데믹 위험을 관리하는 방식은 근본적으로 달라질 것이다.

Insilico Medicine과 Recursion Pharmaceuticals 같은 기업들은 AI 플랫폼을 활용해 약물 표적을 식별하고 전례 없는 속도로 후보물질을 임상시험으로 진전시키고 있다. Moderna는 AI를 이용해 mRNA 설계와 제조 워크플로를 최적화함으로써 개발 주기를 단축하고 있다고 공개적으로 설명한 바 있다. AI는 또한 적격 환자 식별, 등록상의 난관 예측, 안전성 신호의 조기 탐지를 위한 알고리즘을 통해 임상시험을 변화시키고 있으며, AI 기반 품질관리 시스템은 제조에서 대규모 일관성을 확보하는 데 도움을 주고 있다.

Recursion Pharmaceuticals는 업계 평균이 개발 후보 1개를 찾기 위해 42개월 동안 2,500개 화합물을 합성하는 것인 반면, 자사 평균은 17개월 동안 330개 화합물 합성이라고 밝혔다. 회사는 자사의 약물 개발 운영체제가 로봇 습식 실험실, 페타바이트 규모의 생물학 데이터세트, AI 모델을 통합하며, 신경세포와 미세아교세포에서 전장유전체 CRISPR 녹아웃 지도를 구축했다고 밝혔다. 또한 Roche와 Genentech가 접근 권한 대가로 2억1,300만 달러를 지급했고, Sanofi는 자사 발굴 프로그램 5건에 대해 1억3,400만 달러를 지급했으며, 2025년 연간 매출은 7,470만 달러, 임상 프로그램 5건이 진행 중이고, 파트너로부터의 누적 마일스톤 지급액은 5억 달러 이상, 보유 현금은 2028년까지 버틸 수 있는 수준이라고 밝혔다. 또 가족성 선종성 용종증 환자에서 첫 임상 개념입증 결과로 용종 부담 중앙값 43% 감소를 보고했다.

Tempus AI는 방대한 임상 및 분자 데이터 라이브러리를 구축했으며, 이를 활용해 AI, 머신러닝, 데이터 분석으로 정밀의료를 발전시키고 있다고 밝혔다. 주력 분야는 종양학, 진단, 유전체학이다. 회사는 최근 12개월 매출이 12억7,000만 달러에 도달했으며, 연간 약 30% 성장했고, 진단 사업이 데이터 엔진에 데이터를 공급하는 한편 데이터 라이선싱, AI 분석, 임상시험 매칭을 통해 인사이트를 수익화하고 있다고 설명했다. 또한 수주잔고가 11억 달러를 넘고, 최근 12개월 순손실은 2억4,500만 달러라고 밝혔다.

출처 자료에 인용된 미국 인구조사 전망에 따르면 2030년까지 미국 인구의 **30%에서 60%**가 55세 이상이 될 것으로 추정되며, 중국과 일본의 고령화 속도는 이보다 더 빠르다. 고령 환자는 더 많은 약물을 복용하고, 약물 간 상호작용 위험이 더 높으며, 치료 반응도 다르게 나타나기 때문에 단기, 중기, 장기 관점을 중심으로 설계된 신약 개발 프로그램에 대한 압박이 커지고 있다.