오래 전부터 간직해 온 사진으로 가족 사진첩을 만든다고 생각해 보겠습니다. 모든 사진을 신발 상자와 같은 한 곳에 모으는 것만으로는 큰 가치가 있거나 유용하지도 않습니다. 원하는 이미지를 찾는 데 시간이 많이 걸리고 다른 사람과 공유하기도 어렵습니다. 따라서 신발 상자에 모아 두면 더 이상 손길이 닿지 않고 옷장 속에서 사용되지 않고 잊혀지는 경우가 많습니다.

오늘날의 디지털 도구를 사용하면 사진을 훨씬 더 쉽게 검색, 공유 및 분류할 수 있습니다. 이제 사진을 잘 정리된 컬렉션에 빠르게 업로드하고 전세계 어디서나 볼 수 있습니다. 이러한 도구를 활용하면 더 이상 여러 상자에 사진을 아무렇게나 보관하지 않고 디지털 방식으로 정리한 컬렉션을 활용할 수 있습니다.

과학자들 역시 중요한 연구 데이터에 있어 유사한 문제에 직면해 있습니다. 단순히 컨텐츠를 수집하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 올바른 구조와 체계적인 정리가 없다면 혁신가들이 이 정보를 완벽하게 활용할 수 없습니다. 일상적인 연구에서 AI, 예측 분석, 머신 러닝과 같은 디지털 기술 구현에 이르기까지 거의 모든 R&D 활동에는 강력한 데이터 기초가 중요합니다.

브라질의 생물 다양성 보존

풍부한 생물 다양성을 보유한 브라질은 지구 전체 생명 다양성의 15~20%를 차지하며 그 중 상당 부분은 아직까지 사람의 발길이 닿지 않은 상태입니다. 체계적인 정보 부족으로 연구원들이 관련 화학 물질을 검색, 선별, 심지어 비교하는 것초자 어려웠으며 이는 새로운 표적을 식별하고 사전 발견의 토대를 마련하며 혁신을 도모하는 데 방해 요인으로 작용했습니다.

결과적으로 상파울루주립대학교(IQ-UNESP) 연구진은 브라질의 특별한 생물 다양성에 대한 관련 정보에 접근할 수 있는 더 나은 방법을 모색했습니다. 희귀종을 위태롭게 만드는 도시화와 삼림 벌채가 계속 증가하면서 체계적인 데이터 정리의 필요성이 높아졌습니다. 샘플을 빠르게 처리하고 분류하지 않으면 물질에 대한 정보를 영원히 잃게 될 수 있습니다.

리우데자네이루 국립박물관에 큰 화재가 발생하면서 희귀 샘플이 영구적으로 손실되어 학계는 큰 타격을 입게 되었고, 그로 인해 2018년에 중요한 정보의 보존 요구가 더욱 커졌습니다. 화재 후 CAS 전문가들은 브라질 과학계에 대한 지원을 확대했으며 IQ-UNESP와 함께 향후 연구에 활용할 수 있도록 천연 생물 합성 화합물을 분류하고 정리했습니다.

CAS의 과학 정보 전문가와 브라질 천연물 연구원 간의 협업 결과 체계적이고 전문적인 천연물 컬렉션이 완성될 수 있었습니다. 누구나 이용할 수 있는 NuBBE(Nucleus for Bioassays, Biosynthesis and Ecophysiology of Natural Products) 데이터베이스로 데이터가 체계적으로 정리되고 있습니다. 이 프로젝트는 상파울루주립대학교 화학과(IQ-UNESP) Vanderlan Bolzani 박사와 상파울루대학교 상카를루스 물리학과(IFSC-USP) Adriano Andricopulo 박사가 처음 시작했습니다.

CAS 연구진은 데이터 관리 분야의 심도 깊은 과학 지식과 전문성을 활용하여 30,000건이 넘는 관련 과학 간행물의 정보를 발췌 및 정리했습니다. 완성된 컨텐츠 컬렉션은 브라질의 천연 생물 합성 화합물에 대한 접근성과 활용도를 극대화하여 혁신 노력을 지원하고 있습니다.

CAS와 IQ-UNESP의 협력으로 브라질의 풍부한 생물 다양성을 대표하는 54,000가지가 넘는 물질의 데이터 컬렉션을 완성한 과정을 자세히 알아보려면 지금 사례 연구를 다운로드하십시오.

체계적이고 접근이 용이한 데이터로 통찰력 강화

효율성은 필요한 혁신을 도모하기 위한 필수 요소입니다. 과학 정보의 접근성, 검색 용이성 또는 신뢰성이 낮으면 효율적인 연구가 어렵습니다. 실제로 데이터 무결성과 접근성 문제는 모든 개발 작업의 10~20%가 반복되는 결과를 초래합니다. 따라서 연구팀은 다양하고 일관되며 정확한 과학 및 비즈니스 정보에 쉽게 접근할 수 있어야 하며 그렇지 않은 경우 지연과 오류는 물론 그에 따른 비용 부담까지 발생할 수 있습니다.

지난 수십 년간 과학 정보는 그 양과 복잡성이 모두 크게 증가했으며 연결성과 체계성이 확보되지 않은 데이터로 인해 과학계의 대혼란이 초래되었습니다. 내부 시스템조차 다양한 소스로 인해 데이터의 형식과 품질 수준이 일관되지 않은 상황입니다. 따라서 체계적인 정리와 함께 검색이 용이한 데이터 저장소를 구축하고 유지하는 일은 어렵지만 그 어느 때보다 중요성이 강조되고 있습니다.

과학 데이터 관리 및 운영을 위한 FAIR 처리 원칙에 따르면 데이터는 검색 및 접근성은 물론 상호운용과 재활용이 용이해야 합니다. 정확한 의미와 연결 관계로 데이터를 정리하고 정규화하는 작업은 쉽지 않으며 전문적인 스킬과 상당한 자원 투자가 필요합니다. 따라서 많은 조직이 빠르고 경제적인 방식으로 자체 데이터의 가치를 활용하기 위해 CAS와 같은 외부 전문가와 협력하고 있습니다.

과학적 전문성으로 데이터 가치 극대화

일관되고 검증된 데이터의 강력한 토대를 구축함으로써 연구팀의 역량과 기술력을 효율적으로 강화할 수 있습니다. 일례로, 내부 데이터의 접근성과 정확성 문제로 어려움을 겪고 있던 한 기업이 CAS와의 협력으로 자체 지식 관리 시스템을 조율 및 표준화하여 연간 3,300시간 이상의 연구 시간을 절약한 사례가 있습니다.

고품질 데이터 세트를 구축 및 유지 관리하기 위해서는 전문성이 필요합니다. CAS는 다양한 학문 분야에 걸쳐 수백 명의 전문 과학 인력을 보유하고 있으며 전세계 50개 이상의 언어를 지원합니다. 알고리즘이 데이터 처리에 도움을 줄 수는 있지만 외적으로 관련이 없어 보이는 정보 간의 연결성을 파악하고 결과를 해석하는 데 있어 경험 많은 과학자의 능력을 대체할 수 있는 알고리즘은 없습니다.

CAS 전문가는 고객의 특정 프로젝트 범위에 맞게 엄선된 컨텐츠 컬렉션을 제공할 수 있습니다. 정확한 요구 사항을 반영함으로써 워크플로를 간소화하고 검색 가능성을 개선하며 다양한 이니셔티브를 가속화할 수 있도록 내부 및 외부 자원 투자에 따른 영향력을 높일 수 있습니다.

CAS는 맞춤형 서비스를 통해 이미 조직의 가장 큰 데이터 엄선 및 통합 문제 해결에 도움을 주고 있습니다. CAS 전문성으로 데이터의 가치를 극대화하고 싶다면 CAS에 직접 문의해 주십시오.

AI 기반 연구가 계속 추진력을 얻으면서 신약 개발과 같은 중대한 이정표가 만들어지고 있습니다. 2020년 초 Exscientia는 임상 시험에 투입될 최초의 AI 설계 약물 후보를 소개했으며 이는 AI 신약 개발의 전환점이 되었습니다. 이후 Insilico Medicine, Evotec, Schrödinger 등 여러 기업이 제1상 임상 시험을 발표했습니다. AI 기반 솔루션을 통해 여러 후보 약물에 대한 임상 개발이 가속화되었습니다. AI 기반 신약 개발에 주력하는 제약 회사들 간에 약 160가지 신약 개발에 대한 정보가 공개되었으며 그중 15개 제품은 임상 개발 단계를 진행 중인 것으로 보고되었습니다. 

 구조적으로 새로운 분자는 유망한 새로운 치료법의 핵심 요소가 될 가능성이 높은 만큼 AI 설계 분자의 참신성을 측정할 수 있는 방법을 반드시 고려해야 합니다. CAS는 신약의 혁신성을 보다 정확하게 평가하기 위해 신물질 신약(NME)의 구조적 참신성을 기반으로 하는 약물의 혁신성에 대한 새로운 지표를 발표했습니다.

CAS는 초기 AI 약물 개발에 대한 이 새로운 지표를 활용하여 인체 임상 시험에 투입될 최초 3가지 AI 설계 약물 후보의 구조적 참신성을 평가했습니다. 3가지 분자 모두(DSP-1181, EXS21546, DSP-0038) 제1상 시험 단계에 있으며 Exscientia의 AI 플랫폼을 사용하여 발견되었습니다. 정확한 구조는 공개되지 않았지만 최근 특허 출원과 Exscientia의 IPO 투자 설명서에 포함된 정보를 토대로 관심 있는 특정 분자에 대한 분석에 주력할 수 있습니다. 

최초 3가지 AI 약물 후보는 혁신성이 어느 정도일까요? 다음과 같은 분석 결과를 통해 알 수 있습니다.

AI 신약 개발에 있어 DSP-1181

2020년 1월 일본에서 DSP-1181에 대한 제1상 임상 연구가 개시된다고 발표되었습니다. DSP-1181은 Exscientia와 Sumitomo Dainippon Pharma 간의 협업 과정에서 발견된 전세로토닌 5-HT1a 수용체 길항물질입니다. 현재 강박 장애(OCD) 치료제로서 DSP-1181에 대한 연구가 진행되고 있습니다.

US10800755(DSP-1181 패밀리 특허에서 등록된 2가지 특허 중 하나)에서는 3가지 약물 분자만 청구항으로 명확하게 명시되어 있습니다. CAS의 구조 분석에 따르면 청구항으로 명시된 모든 분자(예: 1, 8, 11)는 1967년 FDA 승인을 받고 현재 널리 사용되고 있는 1세대(일반) 항정신병제인 할로페리돌과 형태가 같은 것으로 알려져 있습니다(아래 표 참조). OCD 치료제로 FDA 승인을 받지는 못했지만 할로페리돌과 같은 일부 항정신병 약물은 OCD 환자의 선택적 세로토닌재흡수억제제(SSRI) 성능을 강화하는 데 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다.

이 특허에는 또한 공개된 생체 활성 데이터와 함께 38가지 예시 분자가 포함되어 있습니다. Exscientia의 투자 설명서에 따르면 이들 분자는 DSP-1181 개발 과정에서 합성 및 시험을 거친 350가지 분자 중 11%에 해당합니다. 이러한 예시 약물 분자의 형태는 구조적 다양성이 부족합니다. 즉 예시 분자의 58%가 FDA 승인 약물인 할로페리돌과 형태가 같습니다(위의 표 참조). 예시 분자의 또 다른 21%는 라모트리진을 포함한 28가지 다른 FDA 승인 약물과 같은 형태로 농축됩니다. 라모트리진은 때때로 OCD 치료에 사용되는 항간질성 약물이자 기분 안정제입니다. 나머지 8가지 예시 약물 분자는 3가지 다른 형태를 갖습니다.

AI 신약 개발에 있어 EXS21546

2020년 12월, Exscientia의 최신 내부 대표 약물 후보인 EXS21546에 대해 여러 가지 암 치료를 위한 면역항암제로서의 제1상 임상 시험이 영국에서 시작되었습니다. EXS21546은 Exscientia와 Evotec 간의 협업 과정에서 발견된 아데노신 A2a 수용체 길항물질입니다.

해당 특허 WO2019233994에는 또한 공개된 생체 활성 데이터와 함께 46가지 예시 분자가 포함되어 있습니다. Exscientia의 투자 설명서에 따르면 이들 분자는 EXS21546 신약 개발 과정에서 합성 및 시험을 거친 163가지 분자 중 28%에 해당합니다. 예시 분자는 구조적으로 유사한 3가지 형태를 반영합니다. 즉 소수 링의 크기만 단일 또는 두 원자만큼 차이가 납니다(아래 표 참조). 이러한 형태는 현재 FDA 승인 약물과는 다르지만 분석에 따르면 Janssen이 발견하고 WO2010045006, WO2010045013 및 WO2010045017(모든 특허는 2000년대 후반 출원)에 공개된 여러 물질을 포함하여 보고된 다른 A2a 길항물질과 같은 것으로 알려져 있습니다.

AI 신약 개발에 있어 DSP-0038

2021년 5월 미국에서 DSP-0038에 대한 제1상 임상 연구가 개시된다고 발표되었습니다. DSP-0038은 Exscientia와 Sumitomo Dainippon Pharma 간의 협업 과정에서 발견된 이중 표적 5-HT1a 수용체 길항물질이자 5-HT2a 수용체 차단물질로, 현재 알츠하이머병 치료제로서의 연구가 진행되고 있습니다.

US10745401(현재 DSP-0038 패밀리 특허에서 등록된 유일한 특허)에서는 3가지 분자만 청구항으로 명확하게 명시되어 있습니다. 청구항에 명시된 분자(예시 109, 135, 171)는 구조적으로 유사합니다. 즉 소수 링의 크기만 단일 또는 두 원자만큼 차이가 납니다(아래 표 참조). 임상 시험 데이터에 대한 분석에 따르면 청구항에 명시된 두 가지 분자(예: 135 및 171)가 이전에 다양한 정신 질환 치료 목적으로 FDA 승인을 받은 비정형 항정신병 약물과 동일한 형태인 것으로 알려져 있습니다. 나머지 형태는 현재 FDA 승인 약물과 다르지만 Yoshitomi Pharma and Suntory가 발견하고 US5141930 및 US6258805(두 특허 모두 1990년대에 출원)에 공개된 여러 세로토닌 수용체 길항물질/차단물질과 구조적으로 형태가 유사합니다. 링커 길이만 109 예시의 형태와 몇 원자만큼 차이가 납니다.

이 특허에는 또한 공개된 생체 활성 데이터와 함께 194가지 예시 약물 분자가 포함되어 있습니다. Exscientia의 투자 설명서에 따르면 이들 분자는 DSP-0038 개발 과정에서 합성 및 시험을 거친 500가지 분자의 약 40%에 해당합니다. 이러한 예시 약물 분자의 형태는 구조적 다양성이 부족합니다. 즉 예시 분자의 78%가 FDA 승인 약물과 형태가 같습니다(위의 표 참조). 또한 예시 분자의 93%가 청구항에 명시된 3가지 분자의 형태로 농축됩니다. 나머지 14가지 예시 분자는 8가지 다른 형태를 갖습니다.

AI 신약 개발에 대한 최종 견해

이러한 AI 신약 개발 후보 물질의 구조적 혁신성이 큰 성공을 거두지 못할 수는 있지만 그렇다고 해서 AI가 신약 개발에 미치게 될 잠재적 영향이 줄어들지는 않습니다. AI를 완벽한 표준으로 유지하는 것보다는 의료 화학자가 설계한 분자와 같은 표준으로 AI 약물 분자의 참신성을 평가해야 합니다. 이 경우 의료 화학자는 기존 과학 문헌을 토대로 하는 전통적인 접근법을 사용하여 이들 분자를 잠재적 약물 후보로 파악했을 가능성이 높습니다. 
미래학자 Roy Amara는 “우리는 기술의 효과를 단기적으로는 과대평가하고 장기적으로는 과소평가한다"는 유명한 말을 했습니다. 여기서 Amara의 말이 상당한 의미를 갖습니다. AI 신약 개발과 같은 새로운 기술은 처음에는 과장된 것처럼 보이지만 시간이 지남에 따라 세상을 크게 바꿀 수 있습니다.

구조적으로 새로운 약물과 연관된 임상적 이점은 새로운 약물 검색에 있어 화학 분야의 경계를 허무는 중요성을 강조합니다.제약 산업의 혁신성을 측정하기는 어렵지만 CAS는 지난 수십년 동안 제약 혁신이 어떻게 큰 성장세를 나타낼 수 있었는지 알리기 위해 노력해 왔습니다. 구조적 참신성에 대한 제안과 활용으로 제약 혁신의 최신 동향을 어떻게 분석할 수 있는지에 대한 CAS의 ACS 간행물을 참조하시기 바랍니다. 

Journal of Organic Chemistry(JOC) 논문, "CAS Registry에서 알 수 있는 유기 화학 분야의 최근 스캐폴드 다양성 변화(Recent Changes in the Scaffold Diversity of Organic Chemistry As Seen in the CAS Registry)"는 구조적 다양성의 최근 변화를 연구하기 위해 CAS Registry에서 발췌한 다양한 유기 화합물을 분석합니다. 화합물의 구조체 컨텐츠를 사용하여 다양성의 특성을 분석합니다. 분자의 구조체는 모든 링 시스템과 이를 연결하는 모든 체인 단편으로 구성되는 스캐폴드입니다. 화합물은 문헌 내 첫 번째 보고서의 연도에 따라 분류되므로 구조체 발생 빈도를 10년 간격으로 비교할 수 있습니다.

결과는 상대적으로 적은 수의 스캐폴드를 광범위하게 재사용함에도 불구하고 구조적 관점에서의 혁신 속도가 빨라지고 있다는 것을 보여줍니다.

CAS는 고객이 CAS에서 분자 수준으로 정리한 화학 관련 데이터의 고유 색인을 활용하여 활동이 제한적인 영역은 물론 화학 분야의 의미 있는 공개 영역까지 파악해, 기존 분야에서 새로운 화학 분야까지 이해할 수 있도록 도와드립니다(즉 잠재적으로 중요하지만 분자의 기초로 사용된 적이 없는 스캐폴드).

The Patent Lawyer Magazine의 이 기사에서는 CAS의 선임 연구 분석가인 Anne Marie Clark이 RNAi 기반 치료법의 시장 성장에 따른 특허 위험을 피할 수 있는 방법을 소개합니다.

대체 재생 연료원으로서 수소의 새롭고 혁신적인 잠재력은 널리 알려져 있으며 전기, 난방 및 교통 등 여러 산업 분야에서 많은 관심을 받고 있습니다.

전세계 수소 시장은 새로운 혁신으로 빠른 발전을 촉진하고 있으며 2025년 말까지 2000억 달러가 넘는 극적인 성장세를 나타낼 것으로 예상됩니다. 이는 상업, 학계 및 정부 분야 전반에 걸쳐 기회로 작용할 것입니다. 이 분야의 연구원, 자금 지원 기관, 투자자 및 비즈니스 이해 관계자들은 역동적이고 복잡한 연구 및 지적재산권 분야의 새로운 트렌드를 따라잡음으로써 혁신 속도와 상업적 기회를 극대화해야 합니다.

신종 코로나바이러스 SARS-CoV-2에 따른 COVID-19 팬데믹은 전세계 수백만 건의 확진 사례와 수십만 명의 사망자를 발생시켰습니다. 이 보고서는 COVID-19 치료법의 지속적인 개발과 연구를 지원하기 위해 단백질 표적과 잠재적 약물 후보를 간략히 소개하고 COVID-19 또는 관련 바이러스 감염에 대한 과학 문헌과 특허에서 제공되는 생물검정 및 구조-활성 관계 데이터를 제공합니다.

그중에서도 3CLpro, PLpro, RdRp, S 단백질-ACE2 상호 작용, 헬리카제/NTPase, TMPRSS2, Furin 등 바이러스 수명 주기 또는 질병 병리 생리의 다른 측면에 관여하고 특정 표적에 작용하는 여러 저분자 및 생물의약품이 대표적입니다. 이 보고서가 COVID-19 치료 가능성이 있는 새로운 치료법 개발과 지속적인 신약 재창출 노력에 도움이 되기를 바랍니다.

리튬 이온 배터리(LIB)는 휴대 전화, 노트북 컴퓨터, 최근에는 전기 자동차와 하이브리드 자동차에 이르기까지 다양한 소비자 제품에서 널리 사용됩니다. LIB 사용이 증가함에 따라 생산에 따른 잠재적인 환경 비용을 완화시키기 위해서는 재활용이 필수적입니다.

ACS Energy Matters에 발표된 이 상호 심사 논문은 미국, EU, 중국에 중점을 둔 전세계 LIB 재활용 규제 현황을 파악합니다. 또한 이러한 규제의 의미와 대규모 재활용 물류에 대해서도 논의합니다.

최근의 첨단 기술과 의료 기술의 발전으로 인간의 능력이 크게 증가했지만 단 30년만에 약 830기가톤이라는 엄청난 양의 이산화탄소를 대기 중으로 방출하는 결과를 초래한 것도 사실입니다. UN은 대기 중으로 방출되는 이산화탄소의 양을 줄이기 위해 2050년까지 “탄소 중립” 목표 달성을 약속했습니다. 이 목표를 달성하려면 전세계 과학자, 정책 입안자, 산업 분야의 협력이 필요합니다.

ChemRxiv에 대한 이 학술지 기사는 CAS 컨텐츠 컬렉션을 활용하여 과학자와 산업 전문가의 탄소 수지 복원을 위한 다양한 친환경 노력 방법을 분석한 결과를 실었습니다. 이 글에서는 새로운 주제, 관련 분야의 최신 동향, 현재 직면한 과제에 대한 참신한 시각을 얻을 수 있습니다. 여기서 학술지 전문을 읽어보십시오.

리튬 이온 배터리(LIB) 생산과 사용이 기하급수적으로 증가하면서 제조 및 폐기 문제가 정치, 환경적인 관심사로 떠오르고 있습니다. LIB 재료는 자원이 한정적이고 전세계적으로 그 분포도 고르지 않으며 채굴 과정에서 상당한 오염을 야기합니다. 배터리 재료가 환경에 미치는 영향에 대한 우려와 함께 LIB 재활용이 문제 해결을 위한 잠재적인 대안으로 떠오르고 있습니다.

ACS Energy Letters에 발표된 이 상호 심사 논문은 CAS 컨텐츠 컬렉션의 데이터를 활용하여 최근 10년 간의 재활용 방법과 그 유형을 살펴봅니다. 세계 각국의 재활용 시설 현황과 함께 경제적, 환경적 이점과 과제도 논의합니다. 여기서 학술지 전문을 읽어보십시오.