사례 연구

맞춤형 머신러닝 데이터셋으로 가속화된 Selvita의 유기 합성 워크플로

산업

제약 CRO

솔루션

CAS Custom Services℠

파란색 배경 위로 분자 구성 요소가 표시된 디지털 화학 구조 다이어그램의 근접 촬영 이미지입니다.

주요 성과

60만 건 이상

제공된 큐레이션 반응 데이터

주요 성과

며칠

수개월의 수작업 대비 소요 시간

주요 성과

1주 이상

선임 화학자 대비 반응 클러스터당 절감 시간

과제

파편화되고 일관성 없는 오픈 액세스 데이터는 머신러닝 모델 개발을 지연시킵니다

유럽 최대 규모의 비임상 위탁 연구 기관 중 하나인 Selvita는 제약 파트너에게 더 빠르고 효율적인 솔루션을 제공하기 위해 유기 합성 워크플로를 지속적으로 개선하고 있습니다. 로봇 공학과 자동화의 이점을 최대한 활용하기 위해, Selvita의 화학자들은 유사한 합성 반응을 기반으로 화합물을 클러스터링하여 병렬 처리를 가능하게 하고 생산 처리량을 높이고자 했습니다. 그러나 수율 저하 없이 반응을 병렬로 수행하려면 온도, 시약, 압력과 같은 조건을 정밀하게 제어해야 합니다.

내부 워크플로와 제약 산업 전반에서 스즈키 반응 및 아미드 커플링 반응이 핵심적인 역할을 한다는 점을 인식한 Selvita의 계산 화학자들은 반응 수율을 예측하고 화합물 그룹화에 최적화된 조건을 식별하기 위한 머신러닝(ML) 모델을 개발했습니다. 하지만 신뢰할 수 있는 모델을 구축하려면 먼저 탄탄한 학습 데이터셋이 필요했습니다. 신뢰할 수 있는 구조화된 데이터베이스에 대한 접근은 제한적이었고, 이용 가능한 오픈 액세스 소스는 검증되지 않았으며 일관성도 부족했습니다. 해당 데이터를 수동으로 정리하고 검증하는 데는 수개월이 소요될 것이며, 이는 팀이 본연의 과학 연구에 집중하는 것을 방해하는 요소였습니다.

"프로세스 전반에 걸쳐 정기적으로 협력했으며, 이러한 협업 덕분에 프로젝트를 성공적으로 마칠 수 있었습니다."

— Fabrizio Ambrogi, Selvita 선임 머신러닝 전문가

솔루션

며칠 만에 구축한 맞춤형 머신러닝 학습 데이터셋

Selvita는 맞춤형 솔루션을 위해 CAS Custom Services를 선택했습니다. CAS 솔루션 컨설턴트는 Selvita의 계산 화학자들과 협력하여 데이터셋 요구 사항을 정의하고 팀의 목표에 부합하는 최적의 형식을 결정했습니다. 이후 CAS 데이터 전문가들이 사람이 직접 큐레이션한 CAS Content Collection™에서 각 표적 반응 유형에 필요한 정보를 식별 및 추출하여, 수개월이 소요될 뻔했던 데이터 정제 작업을 획기적으로 단축했습니다.

데이터셋이 신뢰할 수 있는 모델 학습에 필요한 품질 기준을 충족하도록, CAS 콘텐츠 컨설턴트와 전문 화학자들이 고급 자동화 도구를 사용하여 각 항목에 대한 품질 보증을 수행했습니다. CAS는 며칠 만에 스즈키 반응 40만 건과 아미드 결합 반응 20만 건으로 구성된 검증된 데이터셋을 제공했습니다. Selvita는 이 큐레이션된 데이터셋을 활용하여 일반적인 시약, 용매, 촉매를 분류 및 순위화하는 필터를 적용하고 병렬 합성에 필요한 클러스터를 생성했습니다.

모델은 먼저 별도로 확보된 테스트 세트를 통해 검증되었습니다. Selvita 팀은 한 걸음 더 나아가, 이전에 수행된 적 없는 일련의 반응을 대상으로 모델과 자사 수석 화학자의 실력을 직접 비교했습니다. 몇 시간 만에 모델은 화학자가 일주일 넘게 걸려 도출한 결과보다 뛰어난 최적의 반응 조건을 찾아냈습니다. 이러한 실제 성과는 효율적인 합성을 위해 반응 조건을 안정적으로 예측하는 모델의 능력을 입증했습니다.

성과

더 나은 데이터로 가속화하는 신약 개발

Selvita는 CAS와의 협력을 통해 수개월에 걸친 수동 데이터 작업과 신뢰할 수 없는 학습 세트로 인한 비용 소모적인 시행착오를 방지했습니다. 팀은 즉시 모델 개발 및 검증 단계로 전환하여 필수적인 유기 합성 워크플로를 간소화했으며, 제약 파트너에게 더 빠르고 효율적인 신약 개발 솔루션을 제공할 수 있는 역량을 강화했습니다. 이 프로젝트는 시작부터 올바른 데이터 기반을 갖추는 것이 얼마나 중요한지 입증했습니다.

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