- Insilico와 공동 연구자들, Insilico의 독점 AI 기반 표적 식별 엔진인 PandaOmics™ 통해 방대한 데이터 세트를 조사하고 ALS와 관련된 유전자 발견
- CNS 및 diMN 샘플에서 28개의 표적 식별 - 그중 18개 표적(64%)이 억제를 통해 적당히 또는 강력하게 신경퇴행 구제
- 이번 공동 연구는 Insilico의 주도 하에, Answer ALS와 존스홉킨스 의과대학, 하버드 의대 매사추세츠 종합병원, 메이요 클리닉, 취리히 대학교, 4B Technologies, Limited, 칭화대학, Buck Center for Aging Research 연구원들의 지원으로 진행
(뉴욕 2022년 7월 8일 PRNewswire) 임상 단계의 엔드 투 엔드 인공지능(AI) 기반 신약 개발 회사인 Insilico Medicine이 자사의 독점 AI 기반 표적 발견 엔진인 PandaOmics™를 사용해 근위축성측색경화증(Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS)에 대한 보고되지 않은 다수의 잠재적 치료 표적을 확인했다고 발표했다. 이번 연구는 역사상 가장 크고 포괄적인 ALS 연구 프로젝트인 Answer ALS와 공동으로 이뤄졌다. 이번 연구 결과는 6월 28일자 Frontiers in Aging Neuroscience에 게재됐다.
전 세계적으로 70만 명 이상이 루게릭병으로 잘 알려진 ALS를 앓고 있다. ALS 환자는 자발적인 근육 운동 능력을 상실하기 때문에, 걷고, 말하고, 먹는 능력을 잃게 되며, 결국에는 호흡하는 능력까지 상실하게 된다. ALS 질환은 일반적으로 빠르게 진행되며, 환자의 평균 기대 수명은 증상 발현 후 2~5년 정도다. 불행하게도, ALS에 대해 승인된 기존 약물은 기능 상실을 멈추게 하거나 되돌리지 못한다.
연구팀은 새로운 치료법의 잠재적 표적이 될 수 있는 질병 관련 유전자를 찾기 위해 방대한 데이터 세트를 활용했다. Insilico의 독점 AI 기반 표적 발견 엔진인 PandaOmics™는 공개 데이터 세트에서 중추신경계(CNS) 샘플의 발현 프로파일을 분석하고, Answer ALS의 직접 iPSC 유래 운동 뉴런(direct iPSC-derived motor neurons, diMN) 분석을 지원한다.
연구 결과, CNS 및 diMN 샘플에서 17개의 높은 신뢰도와 11개의 새로운 치료 표적이 식별됐다. 이러한 표적은 ALS의 가장 흔한 유전적 원인을 모방한 c9ALS Drosophila 모델에서 추가로 검증됐으며, 그중 18개 표적(64%)이 ALS와 기능적 상관관계가 있는 것으로 검증됐다. 특히 KCNB2, KCNS3, ADRA2B, NR3C1, P2RY14, PPP3CB, PTPRC 및 RARA를 포함한 8개의 보고되지 않은 유전자는 강력한 억제를 통해 신경 퇴행을 구제하는 것으로 나타났다. 모든 잠재적인 치료 표적은 논문 및 ALS.AI에 공개됐다. 해당 논문은 DOI:10.3389/fnagi.2022.914017에서 확인할 수 있다.
Insilico Medicine의 설립자 겸 CEO Alex Zhavoronkov는 "이번 공동 연구의 결과는 AI 와 인간의 전문성을 결합할 때 미충족 수요가 높은 질병에 대한 새로운 표적 발견의 잠재적 가능성을 잘 보여주는 것"이라며 "이는 시작에 불과하다"고 말했다.
이 연구는 Insilico 홍콩팀 소속 팀장인 Frank Pun 박사가 주도했다. Insilico의 다른 공동 저자로는 Insilico의Alex Zhavoronkov 박사와 공동 CEO이자 최고과학책임자(Chief Scientific Officer, CSO) Feng Ren 박사, 그리고 생물학 책임자인 Ju Wang 박사가 참여했다. 메이요 클리닉, 취리히대학교, 칭화대학, 4B Technologies, 존스홉킨스 의과대학, 하버드 의과대학 및 Buck Institute for Research on Aging의 연구원도 이 연구에 기여했다.
Robert Packard Center for ALS Research 및 Answer ALS 소장인 Jeffrey D. Rothstein 의학박사는 "Answer ALS의 데이터를 ALS 질병 유발 경로 및 후보 약물 식별에 사용하게 된 것을 매우 기쁘게 생각한다"며, "Insilico의 연구는 ALS의 추이를 바꾸기 위한 전례 없는 프로그램인 Answer ALS의 이상과 정확히 부합하는 연구"라고 설명했다.
하버드 의과대학 매사추세츠 종합병원의 Healey & AMG Center for ALS의 소장이자 신경과장이며 해당 연구 저자인 Merit Cudkowicz 의학박사는 "ALS 생물학을 이해하는 데 있어 AI의 힘을 목격한 것은 매우 흥분되는 일"이라고 밝혔다. 그는 "Sean Healey와 그의 지인들을 통해 Zhavoronkov 박사와 Insilico 팀을 소개받았다"면서 "우리는 Insilico 팀과 다학제적 Answer ALS 팀과의 연결 가능성을 즉시 확인했다"고 말했다. 또한, 그는 "이 지식을 통해 ALS 환자 치료를 위한 새로운 표적으로 변환시키기 위한 다음 단계가 진행되기를 기대한다"고 덧붙였다.
4B Technologies의 설립자이자 칭화대학 교수인 Bai Lu는 "방대한 데이터 세트를 기반으로 하는 AI 기반 표적 발견에서부터 다중 모델 시스템(파리, 생쥐, 인간 iPS C)에 의한 생물학적 검증, 그리고 연구자 주도 임상시험(IIT)을 통한 신속한 임상 시험은 비용과 기간을 획기적으로 줄일 새로운 트렌드를 반영할 뿐만 아니라, 특히 신경퇴행성 질환의 의약품 개발에 대한 성공률이 반영된 것"이라면서 "우리는 이 국제 팀의 일원이 된 것을 매우 기쁘게 생각하며, 이러한 새로운 표적을 임상적으로 검증하기 위한 후속 노력에 대해서도 기대가 크다"고 밝혔다.
Insilico Medicine의 공동 CEO 겸 CSO인 Feng Ren박사는 "이는 표적 발견에서 생물학 AI 플랫폼인 PandaOmics™의 힘을 잘 보여주는 사례"라며, "AI로 식별된 표적 중 약 70%(28개 중 18개)의 표적이 전임상 동물 모델에서 검증됐다는 것은 인상적인 일"이라고 말했다. 그는 "우리는 ALS의 임상시험을 위한 몇 가지 표적을 진행하기 위해 공동 연구자들과 협력하고 있으며, 이와 함께 종양학, 면역학, 섬유증을 포함한 다른 질병 분야에 대한 새로운 표적을 발견하기 위해 PandaOmics™의 활용을 더욱 확대하고 있다"고 말했다.
Insilico Medicine은 2016년부터 PandaOmics™를 사용해 의지가 투합하는 파트너와 함께 ALS 표적 발견 및 약물 용도 변경에 대한 연구를 수행했다. 이 연구는 PandaOmics™가 ALS 신경변성에 잠재적인 역할을 하는 치료 표적을 식별하고, 약물 발견을 위한 새로운 방법을 창출하는 한편, 이 희귀하고 치명적인 신경근육 질환을 더 잘 이해할 수 있는 AI 도구임을 추가로 검증한다.
PandaOmics 소개
PandaOmics는 AI 지원 생물학적 표적 발견 플랫폼이다. PandaOmics는 고급 딥러닝 모델과 AI 접근방식을 활용해 Omics AI 점수, 텍스트 기반 AI 점수, 재무 점수 및 핵심 오피니언 리더(KOL) 점수를 조합함으로써 특정 질병과 관련된 표적 유전자를 예측한다. 이 플랫폼은 현재 학술 및 산업 환경 모두에서 사용되고 있다. 또한, 이 알고리즘은 신규성, 신뢰성, 상업적 취급성, 약물 기량성, 안전성 및 표적 선택 결정을 유도하는 기타 주요 특성에 대한 단백질 표적의 우선순위를 지정할 수 있다.
Insilico Medicine 소개
포괄적인 임상 단계 AI 기반 신약 개발 기업 Insilico Medicine은 차세대 AI 시스템을 이용해 생물학, 화학 및 임상시험 분석을 연계한다. Insilico는 독특한 표적을 발견하고, 바람직한 특성의 새로운 분자 구조를 설계하기 위해 심층 생성 모델, 강화 학습, 변환기 및 기타 현대적인 머신 러닝 기법을 이용하는 AI 플랫폼을 개발했다. Insilico Medicine은 암, 섬유증, 면역, 중추신경계 질환과 노화 관련 질환을 위한 혁신 신약을 발견 및 개발하기 위해 획기적인 솔루션을 제공한다.
