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신약개발

AI로 발굴한 물질들의 개발 동향 살피기

AI가 신약개발 경쟁으로 뛰어든 지 10년이 지났습니다. 그동안 AI 기반 신약 개발 플랫폼이 발굴한 신약 파이프라인은 어디까지 진행되었을까요? 이번 포스팅에선 신약 물질들의 표적은 무엇이었고, 그들의 개발 동향은 어떠한지에 대해 정리하고자 합니다.
medichem
정희진 R&D 전략팀장
2024.07.295min read
AI로 발굴한 물질들의 개발 동향 살피기.png

AI로 발굴한 물질들의 개발 동향

AI가 신약개발 경쟁으로 뛰어든 지 10년이 지났습니다. 그동안 AI 기반 신약 개발 플랫폼이 발굴한 신약 파이프라인은 어디까지 진행되었을까요? 이번 포스팅에선 신약 물질들의 표적은 무엇이었고, 그들의 개발 동향은 어떠한지에 대해 정리하고자 합니다.

Insilico Medicine이 쏘아 올린 작은 공

현재 알려져 있는 AI 신약 개발 회사들은 약 500개 이상이며, 80% 이상이 딥러닝이 주요 트렌드가 된 2012년 이후 설립되었습니다. Atomwise, Exscientia, AbCellera, Flatiron Health, BenevolentAI, Recursion Pharmaceuticals 등이 대표적인 초기 AI 기업입니다. 이후 2014년 설립된 가장 주목할 만한 회사, Insilico Medicine이 등장합니다. Insilico medicine은 2019년에 AI 기반 물질 발굴의 신호탄을 쏘아 올렸습니다. 단 21일 만에 DDR1을 표적으로 하는 분자를 탐색하고 in vitro 및 in vivo 예측을 성공적으로 이끌어냈습니다. 같은 해 Deep Genomics 또한 AI 플랫폼으로 specific genetic mutation을 찾아냈고, 이를 표적으로 화합물을 디자인하여 18개월의 연구 끝에 DPG12P1를 발표했습니다.

2020-2022년에는 위에서 언급된 회사들의 물질들이 전 임상후보로 선정되면서, 2022년에는 수십 개의 AI로 발굴된 물질들이 임상시험에 진입하였습니다.

개발 동향

현재 2024년을 기준으로 대표적인 9개 기업의 타겟 및 진행 상황은 다음과 같습니다.

  Program Ownership Target Indication 2019 2020 2021 2022 2023
BenevolentAI BEN-8744 Whole PDE10 Ulcerative Colitis     Discovery Preclinical Phase 1
BEN-28010 Whole CHK1 Glioblastoma Multiforme     Discovery Preclinical Preclinical
BEN-34712 Whole RAR⍺β ALS       Discovery Preclinical
- Whole - Parkinson's disease       Discovery Discovery
- Whole - Fibrosis       Discovery Discovery
Partnered Program Co-owner w/ AstraZeneca - Chronic Kidney Disease         Discovery
- Co-owner w/ AstraZeneca - Idiopathic Pulmonary Fibrosis         Discovery
- Co-owner w/ Merck - Oncology         Discovery
- Co-owner w/ Merck - Neurology         Discovery
- Co-owner w/ Merck - Immunology         Discovery
BEN-2293 Whole TrkA, TrkB, and TrkC Atopic Dermatitis Discovery Preclinical Phase 1 Phase 2 terminated
BEN-9160 Whole Bcr-Abl ALS         Preclinical
- Whole - Inflammatory bowl disease (IBD)         Discovery
- Whole - Antiviral         Discovery
- Whole - Oncology         Discovery
- Whole - Oncology         Discovery
- Whole - NASH         Discovery
- Whole - Oncology         Discovery
- Whole - Parkinson's disease         Discovery
- Whole - Inflammation         Discovery
Exscientia EXS21546 Majority, w/ Evotec A2aR High Adenosine Signature Cancers   Preclinical Phase 1 Phase 1/2 Phase 1/2 (terminated)
- Whole HPK1 Immuno-Oncology     Discovery unknown  
EXS74539 Whole LSD1 Oncology, AML, SCLC     Discovery Discovery Preclinical
EXS73565 Whole MALT1 Oncology, Hematology     Discovery Discovery Preclinical
- Whole - Oncology     Discovery unknown  
- Whole - Oncology     Discovery unknown  
- Whole - Oncology     Discovery unknown  
- Whole - Oncology     Discovery unknown  
- Whole Mpro COVID-19     Discovery Preclinical unknown
- Whole - Anti-infective     Discovery unknown  
- Whole NLRP3 Inflammation and Immunity     Discovery Preclinical unknown
GTAEXS617 Co-owner w/ Apeiron CDK7 Transcriptionally addicted cancers     Preclinical Preclinical Phase 1/2
EXS4318 Out-licensed, BMS PKC-theta inflammatory and immunologic diseases   Preclinical Preclinical Preclinical Phase 1
- Co-owner - Oncology     Discovery Discovery unknown
- Co-owner ENPP1 Oncology     Preclinical Discovery unknown
- Co-owner ENPP1 HPP     Preclinical Discovery unknown
- Co-owner - Inframmation and immunity     Discovery Discovery unknown
- Co-owner - Inflammation and Immunity     Discovery Discovery unknown
- Co-owner - Oncology     Discovery Discovery unknown
- Co-owner - Oncology     Discovery Discovery unknown
- Co-owner - Psychiatry     Preclinical Discovery unknown
Insilico Medicine INS018_055 Whole TNIK IPF   Discovery Preclinical Phase 1 Phase 2
- Whole TNIK Kidney fibrosis     Discovery Preclinical Preclinical
- - TNIK Skin Fibrosis     Discovery Discovery unknown
- Whole TNIK IPF (inhalable)     Discovery Discovery Preclinical
ISM012 Whole PHD1/2 Anemia of Chronic Kedney Disease     Discovery Preclinical Phase 1
- Whole PHD1/2 Infammatory bowl disease (IBD)     Discovery Preclinical Phase 1
ISM8207 Co-owner w/ Fosun QPCTL Immuno-oncology     Discovery Preclinical Phase 1
- Co-owner w/ Fosun - Diabetic neuphropathy, FSGS     Discovery unknown  
ISM3312 - 3CLpro COVID-19     Discovery Preclinical Phase 1
ISM3412 Whole MAT2A MTAP-/-cancer     Discovery Preclinical Preclinical
ISM9274 Whole CDK12/13 Solid tumors     Discovery Discovery Preclinical
ISM027 Whole cMYC Solid tumors         Discovery
ISM022 Whole CDK8 AML, Solid tumors     Discovery Discovery unknown
ISM023 Whole PARP7 Solid tumors     Discovery Discovery unknown
ISM3091 Out-licensed, Exelixis USP1 BRCA-mutant cancer     Discovery Preclinical Phase 1
ISM5939 Whole ENPP1 solid tumors     Discovery Discovery Preclinical
ISM5043 Out-licensed, Menarini KAT6 ER+/HER2-breast cancer         Preclinical
ISM4525 Whole DGKA Solid tumors         Preclinical
ISM8001 Whole FGFR2/3 Solid tumors         Preclinical
ISM016 Whole NLRP3 Gout flare     Discovery Discovery Discovery
ISM6331 Whole TEAD Solid tumors         Preclinical
Recursion Pharmaceuticals REC-4881 Whole MEK1 and MEK2 Familial Adenomatous Polyposis   Preclinical Phase 1 Phase 1 Phase 2
REC-3599 Whole PKC and GSK3ß GM2 Gangliosidosis   Preclinical Phase 1 terminated  
REC-2282 Whole HDAC Neurofibromatosis Type 2   Preclinical Phase 1 Phase 1 Phase 3
REC-994 Whole antioxidant, no specific target Cerebral Cavemous Malformation   Preclinical Phase 1 Phase 1 Phase 2
REC-3964 Whole - Clostridium Difficile Colitis   Discovery Preclinical Preclinical Phase 1
- Whole - Neuroinflammation     Discovery Discovery unknown
- Whole - Batten Disease     Discovery unknown  
- Whole - Charcot-Marie-Tooth Disease Type 2     Discovery Discovery unknown
- Whole - Immune Checkpoint resistance in STK11-NSCLC     Preclinical Preclinical unknown
- Whole - Oncoloty     Discovery Discovery Discovery
25 programs - - Various     Preclinical unknown  
REC-4881 Whole - AXIN1 or APC Mutant Cancers         Phase 1
- - - Pulmonary Arterial Hypertension       Preclinical unknown
- Whole - -       Preclinical unknown
Immunotherapy Target Alpha Whole - Oncology       Discovery Discovery
Immunotherapy Target Beta Whole - Oncology       Discovery unknown
- Whole - Hepatocellular Carcinoma       Discovery unknown
- Whole RBM39 HR-proficient Ovarian Cancer RBM39         Preclinical
Immunotherapy Target Delta Whole - -         Preclinical
Relay Therapeutics RLY-4008 Whole FGFR2 (mutant+WT) FGFR2-altered cholangiocarcinoma (CCA) Discovery Phase 1 Phase 1 Phase 1 Phase 1/2
RLV-PI3K1047 (RLY-5836) Whole PI3Kα -     Discovery Preclinical Phase 1
RLY2608 Whole PI3Kα solid tumors with a PI3Kα mutation       Phase 1 Phase 1
- Whole PI3Kα -       Discovery unknown
RLY-2139 Whole CDK2 Oncology     Discovery Discovery unknown
- Whole ERα -         unknown
GDC-1971 Co-owner w/ Genentech SHP2 Cancers, expand into multiple combination Preclinical Phase 1 Phase 1 Phase 1 Phase 1
- Whole - Oncology     Discovery Discovery unknown
- Whole - Oncology     Discovery Discovery unknown
- Whole - Genetic disease     Discovery Discovery unknown
- Whole - Genetic disease     Discovery Discovery unknown
Schrödinger SDGR3 (SGR-1505) Whole MALT1 Relapsed or refractory B-cell lymphoma, chronic lymphocytic leukemia Discovery Discovery Preclinical Phase 1 Phase 1
SDGR1 Whole CDC7 Esophagial and Lung Cancers, Discovery Discovery Discovery unknown  
SGR-2921 Whole CDC7 Hematological cancers and solid tumors       Preclinical Phase 1
SDGR2 Whole WEE1 Ovarian, Pancreatic, Breast and Lung Cancers Discovery Discovery Discovery unknown  
SGR-3515 Whole WEE1/MYT1 Solid tumors       Discovery Preclinical
SDGR4 Co-owner w/ BMS HIF-2a Renal Cell Carcinoma   Discovery Discovery unknown  
SDGR5 Co-owner w/ BMS SOS1 KRAS-driven Cancers   Discovery Discovery Discovery Preclinical
- Co-owner w/ BMS - Oncology, Immunology, Neurology     Discovery unknown  
- Co-owner w/ BMS - Neurology         Discovery
- Co-owner w/ BMS - immunology          
- Whole LRRK2 Neurology       Discovery Discovery
- Whole PRMT5-MTA Oncology       Discovery Discovery
- Whole EFGR(C797S) Oncology       Discovery Discovery
- Whole - Oncology       Discovery Discovery
- Whole - Oncology       Discovery Discovery
- Whole NLRP3 Immunology       Discovery Discovery
- Whole - Immunology       Discovery Discovery
- Co-owner w/ BMS - Oncology       Discovery unknown
- Co-owner w/ BMS - Oncology       Discovery unknown
- Co-owner w/ BMS - Immunology       Discovery unknown
- Co-owner w/ BMS - Oncology, Immunology, Neurology       Discovery Discovery
- Co-owner w/ Takeda - Oncology       Discovery Discovery
- Co-owner w/ Takeda TYK2 Psoriasis         Phase 2
- Co-owner w/ Zai Lab - Oncology       Discovery unknown
- Co-owner w/ Lilly - Immunology       Discovery Discovery
- Co-owner w/ Ajax JAK2 Oncology         Discovery
- Co-owner w/ Bright Angel Therapeutics HSP90 Antifungal         Discovery
- Co-owner w/ loxo Therapeutics undisclosed oncology         Phase 1
- Co-owner w/  Morphic Therapeutic α4β7 IBD         Phase 2
- Co-owner w/  Morphic Therapeutic α4β7 GI indications         Discovery
- Co-owner w/  Morphic Therapeutic αvβ8 Solid tumors, fibrosis         Discovery
- Co-owner w/  Morphic Therapeutic - Pulmonary arterial hypertension         Discovery
- Co-owner w/  NimbusTherapeutic HPK1 Immuno-oncology         Phase 1/2
- Co-owner w/ Otsuka - -         Discovery
- Co-owner w/ Sanofi - oncology         Discovery
- Co-owner w/ Structure Therapeutics APJR Pulmonary arterial hypertension         Phase 1
- Co-owner w/ Structure Therapeutics - -         Discovery
- Co-owner w/ Structure Therapeutics LPA1R Idiopathic pulmonary fibrosis         Preclinical
Insitro - Co-owner w/ BMS, TSC alliance - Genetic Epilepsies, ALS         Discovery
- Whole - Solid Tumors         Discovery
- Whole - MASLD, Obesity         Discovery
Verge Genomics VRG50635 Whole PIKfyve ALS   Discovery Preclinical Phase 1 Phase 1/2
- Whole - Parkinson's Disease       Discovery Discovery
- Whole - Parkinson's Disease       Discovery unknown
- Whole - Parkinson's Disease       Discovery unknown
- Whole - Frontotemporal Dementia       Discovery unknown
- Whole - Progressive Supranuclear Palsy       Discovery unknown
- Whole - Schizophrenia       Discovery Discovery
- Whole - Neurodegenerative Diseases       Discovery Discovery
- Whole - Undisclosed       Discovery unknown
- Whole PIKfyve COVID-19     Discovery Preclinical unknown
- - - Psoriasis         Discovery
- - - Atopic Dermititis         Discovery
- - - Crohn's Disease         Discovery
- - - Ulcerative Colitis         Discovery
Partnered Programs Co-owner w/ Lilly - ALS         Discovery
- Co-owner w/ Alexion - Neurodegenerative Diseases         Discovery
- Co-owner w/ Alexion - Neuromuscular Diseases         Discovery
Valo Health OPL-0301 - S1P1 agonist Heart failure and Acute Kidney Injury     Phase 1 Phase 2 Phase 2
OPL-0401 - ROCK 1/2 inhibitor Diabetic Retinopathy     Phase 1 Phase 2 Phase 2
OPAL-0022 - - Atherosclerosis     Discovery unknown  
OPAL-0004 - - Atherosclerosis, Giloblastoma     Discovery unknown  
OPAL-0018 - - Atherosclerosis     Discovery unknown  
OPAL-0003 - - Heart Failure, Giloblastoma     Discovery unknown  
OPL-0101 - - Immuno-Oncology   Discovery Preclinical unknown  
OPAL-0021 - - cancer     Discovery unknown  
OPAL-0015 - USP28 NSCLC, Squamous Cell Carcinoma, Targeted Defined Tumors     Discovery unknown  
OPAL-0024 - - Solid Tumors     Discovery unknown  
OPAL-0001 - PARP1 Medula/Glioblastoma Brain Tumors, Breast Cancer     Discovery unknown  
OPAL-0014 - - Pancreatic Ductal Adenocarcinoma (PDAC), Targeted Defined Tumors     Discovery unknown  
OPAL-0023 - - Defined Tumors, Immune Modulation     Discovery unknown  
OPAL-0012 - USP7 NSCLC     Discovery unknown  
OPAL-0016 - - Induced Neuropathy and Cardiomyopathy     Discovery unknown  
OPAL-0002 - - Neurodegenerative disorders     Discovery unknown  
OPAL-0006 - - Neurodegenerative: Oncology (metastatic)     Discovery unknown  
<BIOPHAMA TREND> 에선 이렇게 예쁘게 표현해주셨네요. ^^ 

요약

  • 전체적인 임상 진입 파이프라인의 수는 schrodinger 가 압도적으로 많습니다.
  • AI 기반의 물질 발굴에서 가장 기대할 수 있는 부분인 target novelty를 반영할 경우 Insilico Medicine의 TNIK 저해제 개발을 선두로 볼 수 있습니다.
  • Recursion의 경우에도 임상 2상/3상이 동시 진행되고 있어 선두 그룹으로 볼 수 있지만, 타겟의 신규성 측면에선 Insiliso Medicine의 연구 결과가 가장 기대됩니다.
  • 초기 AI 기업인 Exscientia & Benevolent는 각각 한 번의 실패를 경험했기에 소극적인 활동을 보이고 있습니다.
  • 사실상 아직 AI로 발굴된 물질들 중에서는 임상 2상을 통과한 경우가 없다고 볼 수 있습니다.
  • AI는 discovery 단계에서 물질 발굴의 속도를 비약적으로 높여주는 것은 검증되었지만, 아직 임상에서의 성공으로 이어지지는 않는 모습입니다.

결론

AI가 후보 물질 discovery에서의 개발 기간 단축 및 개발 비용 절감에 큰 역할을 하면서 여러 AI 기반 신규 물질이 등장하고 있지만, 임상에서의 PoC(Proof-of-Concept)를 입증한 물질은 아직 없습니다. 여전히 시장이 성숙하지 못했고, 선두 그룹의 Follow-up이 필요한 단계입니다. 이는 AI 기술이 만능이 아니며, AI 기술을 뒷받침할 또다른 역량이 필요하다는 점을 시사합니다. 즉, AI 소프트웨어와 바이오의 유기적인 결합은 AI 기업의 독립적인 행보만으로는 부족하며, 여러 바이오 기업과의 협력을 통해서야 비로소 가능하다고 보여집니다. 성공적인 신약 개발의 선두 그룹에 히츠의 하이퍼랩이 중요한 도구로 사용되길 바랍니다.

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