AI에 빠진 제약·바이오, 글로벌서도 통할까

JW중외제약도 AI 활용에 공격적이다. 2021년 11월 유전체 빅데이터 기반 AI 신약개발 기업 신테카바이오와 혁신신약 개발 협약을 체결했다. 이를 통해 양사는 질환 특이적 특정 단백질에 작용하는 혁신신약 연구개발 과제를 공동으로 기획한다. 

신테카바이오의 AI 신약개발 플랫폼과 약물 3D 시뮬레이션 기술을 활용해 후보물질을 발굴할 계획이다. 또 JW중외제약의 신약 파이프라인 적응증 확대와 약물재창출도 상호 협력할 방침이다. 신테카바이오는 자체 개발한 AI신약개발 플랫폼 ‘딥매쳐’를 통해 합성신약 후보물질을 발굴한다. 최근 딥매처가 발굴한 면역항암제 후보물질 동물실험 결과가 국제 학술지(Oncoimmunology) 온라인판에 실렸다.

한미약품도 전방위로 움직이고 있다. 한미약품은 AI 기반 신약개발 전문기업인 스탠다임과 업무협력을 체결했다. 협약에 따라 신약개발 초기 연구 단계에서 AI를 활용해 항암, 비알코올성지방간염(NASH) 등 다양한 혁신신약 후보물질을 개발해 상용화한다는 입장이다.

업계 관계자는 “AI를 이용하면 제약사가 전통적 방식으로 2년 이상 걸리던 후보물질 설계와 도출을 7개월 만에 마칠 수 있다”며 “시간과 비용을 모두 절약하면서 우수한 결과물을 얻을 수 있다”고 설명했다.

신약개발과정 및 AI 적용 분야./그래픽=김은옥 기자

◆“AI 신약개발, 질병 대응 수준 높여 삶의 질 개선”

AI를 활용하면 한번에 100만건 이상의 논문을 탐색할 수 있다. 또 수천~수만개의 후보 물질을 확인할 수 있기에 하나씩 점검하는 시간을 크게 줄일 수 있다. 일례로 일본 제약사 다이닛폰스미토모와 영국 엑시시엔티아는 AI를 활용해 강박증 치료 후보 물질을 1년 만에 추렸다. 기존엔 5년 걸리던 작업인데 비용도 3분의 1로 줄였다.
이에 AI 신약개발 글로벌시장 전망은 밝다. 시장조사업체 더비지니스리서치컴퍼니에 따르면 관련 글로벌시장은 2021년 9억1000만달러에서 2022년 39% 성장한 12억7000만달러 규모로 전망된다. 2025년까지는 연평균 47% 성장해 59억4000만달러에 달할 것으로 예측된다. 또 다른 시장조사업체 얼라이드마켓리서치는 글로벌 AI 기반 신약개발 시장은 2022년 10억7300만달러에서 2024년 35억6000만달러가 될 것으로 내다봤다.


이 같은 시장 전망에 대해 이승규 한국바이오협회장은 “AI를 활용해 신약개발 프로세스를 간소화하고 질병 대응 수준을 높여 삶의 질을 바꿀 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

신약개발 관련 인공지능(AI) 기술의 끝은 없다. 글로벌 제약사들은 단순히 기존 임상의 속도를 높이는 수준에서 벗어나 ‘가상 임상’이라는 새로운 방식에 도달하도록 AI에 눈독을 들이고 있다. 스위스 제약사 로슈나 미국의 얀센과 화이자(PFE), 독일 바이엘 등 글로벌 빅파마 30곳 이상이 AI 업체와 협력해 신약개발을 하고 있다.

2021년 12월 로슈는 미국 AI 업체 리커젼(Recursion)과 향후 10년간 신경학과 종양학 분야에서 최대 40개 신약을 발굴해 개발하는 계약을 체결했다. 리커젼은 실험실에서 찾아낸 신경세포와 암세포, 이와 관련한 생체 소분자 등의 표현학적 이미지 빅데이터를 수리학적 모델로 분석하는 AI를 개발했다. 최근에는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 일으키는 사스코로나바이러스-2의 데이터를 추가하는 등 AI 알고리듬(algorithm)의 성능을 꾸준히 높여가고 있다.

관련업계는 AI가 ‘가상임상’이라는 새로운 방식을 탄생시키는 데 마중물이 될 것이라고 분석한다. 다케다는 임상환자 증상과 부작용 실험데이터를 AI에 학습시켜 임상에 필요한 적합한 환자군을 선별하는 가상 임상을 하고 있다. 바이엘은 데이터 분석을 넘어 AI가 임상에서 약동학적 모델을 예측하는 수준까지 기술을 개발했다.

개발 중단된 약물도 새로운 적응증(약효를 보이는 질병 분야)으로 재개발하고 있다. 얀센은 2016년부터 영국 베네볼런트AI와 협력해 신약개발과 기존 약물의 적응증 확대 연구를 하고 있다. 실제로 얀센은 과잉행동장애 약물로 바비스안트(Bavisant)를 개발하다가 중단했다. 이에 베네볼런트AI는 개발한 알고리듬이 불면증이 발생하는 부작용을 역으로 적용, 병적 졸음을 유발하는 파킨슨병 치료제로 제안했다. 그 결과 현재 임상 2b상을 진행 중이다.

화이자와 바이엘도 AI를 적극 활용하고 있다. 화이자는 중국 엑스탈파이(XtalPi)와 미국 아톰와이즈 등 7개 AI 업체와 연구를 진행 중이다. 바이엘은 영국 엑센시아와 캐나다 사이클리카 등 8개 AI 업체와 동시다발적으로 협력연구를 이어가고 있다.

GSK도 보폭을 넓히고 있다. AI신약개발 전문기업 아톰와이즈와 공동연구를 진행하고 있다. GSK는 자체 보유한 신약개발 데이터를 제공하고 신약개발에 적합한 타깃 물질을 받는다. 아톰와이즈는 AI 신약개발 플랫폼의 성능을 더 다듬는다.

관련업계 관계자는 “빅파마가 여러 AI 업체와 동시에 개발하는 사례가 늘고 있다”며 “후보물질을 찾는데 전문가 그룹이 붙어 1~5년 동안 논문을 보고 분석해야 하는데 AI는 하루면 할 수 있다”고 귀띔했다. 이어 “실험 데이터가 끊임없이 축적되고 데이터 간 연계 학습까지 가능한 알고리듬이 개발되고 있다”며 “후보물질 발굴뿐만 아니라 전임상이나 초기 임상 과정에서 나올 수 있는 결과도 높은 수준으로 예측한다”고 설명했다.

제약·바이오 업계가 AI(인공지능) 기반 신약개발에 공격적으로 나서고 있다. 신약개발을 위해 AI 기반 개발기업과 협력하는 제약·바이오 기업이 늘고 있다. 디지털 헬스케어 시장은 빠르게 커지고 있다. 리서치앤마켓에 따르면 글로벌 디지털 헬스케어 시장은 2020년 1833억달러(약 217조원)에서 2025년 4837억달러(약 521조원)로 성장할 전망이다.

최근에는 AI를 활용한 진단기업도 주목받고 있다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산과 비대면 사회로의 전환으로 의료기술과 AI의 접목은 더욱 가속화할 전망이다. 국내 AI 진단기업 대표주자인 루닛, 뷰노, 제이엘케이 등은 GE헬스케어, 필립스, 삼성전자, LG전자, 가던트헬스 등 국내·외 대기업들이 손을 내밀 정도로 기술력을 인정받고 있다.

◆AI 진단기업 선두주자 루닛, 2022년 1분기 상장 도전

현재 가장 큰 관심을 받고 있는 AI 진단기업은 루닛이다. 2013년 설립된 AI 기반 진단 솔루션 기업 루닛은 2021년 11월 상장 주관사 상장예비심사를 청구하고 상장 준비에 박차를 가하고 있다. 상장 시기는 2022년 1분기로 예상된다.

루닛은 2021년 11월 프리IPO(상장 전 지분 투자)를 통해 총 720억원 규모를 유치하는 데 성공했다. 이번 투자에는 글로벌 헬스케어 투자전문 벤처캐피탈(VC)인 헬스퀘스트, 캐스딘, ACS 브라이트엣지 등이 신규 투자자로 참여했다. 헬스퀘스트는 미국 내 헬스케어 분야에 방대한 네트워크를 보유한 주요 헬스케어 VC 중 하나로 미국과 유럽을 제외한 아시아 기업에는 처음으로 투자를 진행했다.

국내에서는 네이버가 국내 전략적투자자(SI) 중 유일하게 참가해 100억원을 투자하며 업계의 주목을 받았다. 이외에도 카카오벤처스, 소프트뱅크벤처스, 신한금융투자, NH투자증권 등의 투자가 이어졌다.

루닛의 주요 사업은 AI 기반 의료영상 진단 보조 플랫폼이다. 질환 여부 확인을 위한 영상 판독에 AI를 접목해 기존 검사 대비 높은 정확도를 갖춘 것이 특징이다.

2021년 6월에는 코스닥 기술특례상장을 위한 기술성 평가를 AA-AA 등급으로 통과하면서 기술력을 인정받았다. 최소 한 곳에서 A 등급, 나머지 기관에서 BBB 이상의 등급을 받아야 특례 상장이 가능한데 두 곳의 평가 기관에서 모두 AA 등급을 맞았다.

루닛의 기술력은 해외에서도 인정받고 있다. 지난 2019년 일본의 후지필름과 협력을 통해 일본시장에 진출했고 필립스 GE헬스케어 등 글로벌 3대 의료기기 업체와도 파트너십을 맺은 상태다.

루닛의 주력 제품은 암 진단 솔루션 ‘루닛 인사이트’다. 루닛 인사이트는 폐 질환을 진단하는 흉부 영상분석 솔루션 ‘CXR’, ‘CXR 트리아지’와 유방암 진단 보조 솔루션 ‘MMG’로 구분된다.

서범석 루닛 대표는 “루닛은 회사 설립 이래 해외 파트너사와 협업 관계를 구축하고 해외 전문인력 채용과 해외 투자 유치 등 글로벌 시장 진출을 위해 지속 노력해왔다”며 “사실상 프리IPO는 국내 의료기기 기업으로는 처음으로 해외 VC에서 투자를 받았다는 점에서 큰 의미가 있으며 이들 투자사를 통해 회사의 글로벌 사업역량과 네트워크가 한 차원 더 성장할 것으로 기대된다”고 말했다.

국내 1호 AI 의료기기 ‘뷰노메드 본에이지’를 출시한 의료 AI기업 뷰노./사진=뷰노

◆국내 1호 AI 의료기기 주인공 뷰노, 반등 노린다

국내 1호 AI 의료기기 ‘뷰노메드 본에이지’를 출시한 의료 AI기업 뷰노도 주목해야 할 기업으로 꼽힌다. 삼성종합기술원 전문연구원 출신들이 모여 설립한 뷰노는 글로벌 의료 AI 솔루션 기업이다. 지난 2015년에는 아시아 최초 딥러닝 엔진 뷰노넷(VUNO NET)을 자체 개발하면서 주목받았다.

2021년 2월에는 코스닥 상장에 성공했다. 2021년 4월에는 국내 최초로 혁신 의료기기 소프트웨어 제조 기업 인증을 획득하면서 대표적인 AI 진단기업으로 올라섰다. 2021년 10월에는 인공지능 기반 심전도 분석 소프트웨어인 VUNO Med®-DeepECG™가 식품의약품안전처로부터 제16호 혁신의료기기로 지정됐다.
뷰노메드 본에이지는 AI 기반 골연령 진단 소프트웨어다. AI가 수골 엑스레이를 분석해 높은 정확도의 골연령 판독 결과를 제시하는 솔루션이다. 미국영상의학회지 ‘AJR’에 게재된 임상 연구 결과에 따르면 해당 솔루션이 제시하는 3가지 골연령 판독 값과 전문의들이 판독한 결과와의 일치도가 93.5%에 달했고 판독시간은 최대 40% 감소했다.

AI 의료 진단 솔루션을 개발하는 스타트업 피노맥스도 최근 인터밸류파트너스, BNK벤처투자, 한국대안투자자산운용 등 3곳으로부터 시리즈A 투자를 유치하면서 주목받고 있다. 2021년 3월 설립된 피노맥스는 CT·MRI를 활용해 알츠하이머, 파킨슨, 폐질환 등을 진단하고 만성질환 바이오마커를 제시하는 AI 솔루션을 개발하고 있다. CT·MRI 영상의 구획화(Segmentation)에 특화된 기술을 보유했다.

SK텔레콤이 서울대병원과 손잡고 AI 영상분석 기술을 활용해 발달장애인 조기진단부터 디지털 치료제 개발에 나선다. /사진=SK텔레콤

◆미래 먹거리 주목한 SKT·KT, AI 진단시장 도전장

양측은 첫 단계로 2022년 상반기 중 발달장애 진단·치료를 위해 보호자용 애플리케이션(앱) 등 관련 솔루션을 구축할 방침이다. 이를 전국 10개 발달장애인거점병원·행동발달증진센터에 적용하는 방안을 추진한다.
SKT가 자체 개발한 ‘AI 기반 영상분석 모델’은 영상 데이터에서 발달장애인의 특정 동작과 모션 패턴을 분석해 도전적 행동 유형과 발생 빈도·강도 등을 정확히 인지하는 기술이다.

KT는 2021년 12월 베트남 국립암센터와 의료 AI를 활용한 암 조기진단 솔루션 공동연구 업무협약(MOU)을 맺었다. 이번 업무협약을 통해 의료 AI를 활용해 갑상선 암 조기진단 솔루션 공동 연구를 시작한다. 이 연구를 기반으로 다양한 암의 조기진단 솔루션을 개발할 예정이다.

이번 공동연구 이후 KT는 베트남 의료 인프라의 문제점을 해결하고 다양한 요구사항을 해결할 수 있는 의료 AI 플랫폼 개발도 계획하고 있다. 또 글로벌 제휴협력을 통해 다양한 의료 AI 사업기회를 지속 발굴할 예정이다.

아울러 KT는 AI, 빅데이터, 클라우드 역량을 기반으로 인하대병원과 ‘AI 기반 갑상선 결절 및 암 진단 보조 공동연구’를 진행하고 있다. 최근에는 국제의료영상처리학회(MICCAI)에서 개최한 의료 AI 경진대회에서 1위를 차지하는 등 의료 AI 기술력을 인정받았다.