앤드류 왓슨, Healx의 AI 및 연구개발 부사장 – 인터뷰 시리즈

앤드류 왓슨은 Healx의 AI 및 연구개발 부사장입니다.

Healx는 인공지능 기반, 환자 중심의 기술 회사로, 전 세계적으로 희귀병 환자들이 생명을 개선하는 치료를 받을 수 있도록 도와줍니다. 현재 7,000개의 알려진 희귀병이 있으며, 이로 인해 4억 명의 사람들이 영향을 받습니다. 그러나 이러한 상태 중 5%만이 승인된 치료법을 가지고 있습니다. Healx는 기존의 화합물에서 희귀병의 새로운 치료법을 식별하고, 필요한 환자에게 치료법을 제공하기 위해 인공지능을 사용합니다. 이 혁신적인 접근법을 통해 희귀병 치료 개발의 속도, 규모, 성공 가능성을 높일 수 있습니다.

머신 러닝 분야에 처음으로 관심을 갖게 된 계기는 무엇인가요?

제가 머신 러닝을 처음 접한 것은 엑서터 대학교에서 ‘진화 알고리즘’ 강의를 들었을 때였습니다. 우리는 2차원 장난감 자동차를 설계하는 알고리즘을 프로그래밍했으며, 이는 무작위로 선택된 휠과 구성 요소에서 시작하여 성능을 평가하고, 더 나은 성능을 가진 차량을 생성하기 위해 반복적으로 개선되었습니다. 제가 놀랐던 것은 소프트웨어가 인간의 개입 없이 수천 번의 설계 반복을 수행할 수 있다는 것이었습니다. 그 후로 나는 거의 모든 것을 자동화하려고 노력했습니다! 이 진화적 접근 방식은 나사가 자신의 ST5 안테나를 설계할 때 사용한 방식과 동일합니다.

당신은 항상 어려운 문제에 머신 러닝과 인공지능 기술을 적용하는 것에 관심이 많았습니다. Healx에 합류하기 전에 겪었던 몇 가지 도전은 무엇인가요?

저는 다양한 상황에서 머신 러닝과 인공지능을 적용할 수 있는 기회를 가졌습니다. 테러組織을 방해하는 것에서 컴퓨터 악성 코드를 식별하고 완화하는 것, 그리고 다이슨에서 집을 둘러싼 지능형 기계를 만들기 위해 사용자 행동에 대한 깊은 이해와 인공지능을 결합하는 것까지, 이러한 도전을 극복했습니다.

인공지능이 단순한 장난이 되지 않도록, 저는 항상 의미 있는 응용 프로그램을 찾으려고 노력했습니다. 즉,大量의 정보에서 의미를 도출하거나 의사 결정 지원 시스템을 통해 사용자의 인지 부담을 줄이는 것입니다. Healx의 우리의 임무는 인공지능과 인간 생물학의 교차점에서 일하는 것입니다. 즉, 희귀병 환자들에게 도움을 주는 것입니다.

현재 Healx에서 담당하는 업무는 무엇인가요?

저는 연구개발 팀을 책임지고 있습니다. 이 팀은 궁극적으로 Healx의 사전 임상 팀에 약물 예측을 제공하는 역할을 합니다. 우리는疾病의 기본적인 생물학과 잠재적인 치료 약물의 작용 메커니즘을 이해함으로써 이를 달성합니다. 모두가 우리의 독점적인 인공지능 플랫폼, Healnet을 사용하여 작동합니다.

Healnet은 기존의 약물과疾病 데이터를 생물의학 연구, 과학 문헌, 환자 통찰력, 그리고 Healx의 큐레이션된 소스에서 분석하여 희귀병 지식 그래프를 형성합니다. 우리는 그래프를 채굴하기 위해 최신 인공지능과 자연어 처리 모델을 사용하여 새로운 기회를 찾습니다. 즉, 약물 분子的 재개발, 결합, 또는 강화가 가능합니다.

Healx의 약물 발견 플랫폼인 Healnet이 기존의 약물에서 희귀병의 새로운 치료법을 식별하는 데 사용하는 몇 가지 머신 러닝 기술에 대해 설명해 주시겠습니까?

물론입니다! Healx는 성공 가능성이 가장 높은 비명료한 질병-화합물 관계를 식별하기 위해 인공지능과 자연어 처리 방법을 사용합니다.

우리가 가장 자주 사용하는 방법 중 하나는 질병-유전자 발현 매칭(Disease-Gene Expression Matching, DGEM)입니다. 이 방법은 특정 질병의 유전자 발현 프로파일을 Healx의 큐레이션된 약물 데이터베이스의 유전자 발현 프로파일과 비교합니다. 이 데이터베이스에는 공공 및 사적 소스에서 수천 개의 약물 서명을 포함하며, 다양한 약물 클래스를 포함합니다. DGEM은 가장 차별적으로 발현된 유전자에 기반하여 치료법으로 효과적인 약물이 될 가능성이 높은 약물을 예측합니다. 이 방법은 약물 메커니즘과 질병 메커니즘이 반대되는 경우에 강한 치료 후보로 간주됩니다. 우리는 이 방법을 사용하여 현재 조사 중인 Fragile X 증후군의 리드 컴파운드를 찾았습니다.

또 다른 방법은 재사용된 적합성 행렬을 사용하는 예측(Prism)입니다. 이 방법은 특정 질병을 치료하는 약물이 유사한 질병을 치료할 수 있다는 원리를 사용합니다. 약물의 유사성을 결정하기 위해 Prism은 표적 단백질, 구조적 유사성, 그리고 부작용을 고려합니다. 질병의 유사성을 결정하기 위해 Prism은 표적 유전자, 온톨로지 구조, 그리고 표현형을 고려합니다. 기계 학습 알고리즘은 이러한 유사성을 결합하여 새로운 치료 적용을 예측합니다.

우리는 현재 10개 이상의 단일 요법 및 조합 요법 예측 모듈을 개발하여 희귀병에 대한 더 많은 새로운 치료 기회를 식별했습니다. 이러한 모델은 단일 생물학적 표적에 국한되지 않고 새로운 질병 생물학 및 작용 메커니즘을 발견하도록 훈련되었습니다.

한 번 약물이 가능한 후보로 식별되면, 시스템은 임상 시험을 진행할지どう 결정합니까?

우리의 인공지능 알고리즘과 독점적인 데이터 소스를 통해 우리는 약 15,000개의 가능한 약물 목록을 100개左右의 가능성 있는 치료법으로 줄일 수 있습니다.

이 목록을 받은 후, 사전 임상 팀은 약물 예측을 검토하고, 특정 질병을 치료하기 위한 가장 가능성이 높은 약물 후보를 선택합니다. 우리는 또한 예측을 지원하는 인공지능 생성된 근거를 제공하여, 왜 특정 약물이 처음에는 직관적으로 보이지 않지만 주목할 가치가 있는지 설명합니다.

그들이 목록을 다시 10~20개의 후보로 좁히면, 이러한 약물은 세포 배양 및 모델에서 테스트되는 사전 임상 검증으로 진행됩니다. 이러한 연구는 약물이 효과적이고 안전하며, 어떤 부작용이 있는지 나타낼 것입니다. 또한 어떤 약물이 조합되거나 강화될 수 있는지 결정합니다.

Fragile X 증후군이 무엇인지, 그리고 최근에 약물 후보를 발견한 것에 대해 설명해 주시겠습니까?

Fragile X 증후군은 지적 및 인지적 장애를 일으키는 희귀한 신경 발달 장애입니다. 이는 약 4,000명의 남성과 8,000명의 여성에게 영향을 미치지만, 현재 이 상태에 대한 효과적인 치료법은 없습니다.

Healx의 목표는 이 상황을 바꾸는 것입니다. 즉, 조합 요법을 개발하여 조건을 치료하는 데 사용할 수 있습니다.

우리는 이 목표를 달성하기 위해 훌륭한 진전을 이루었습니다. 우리는 인공지능과 오믹스 기반 약물 매칭 방법을 사용하여 여러 후보를 발견했습니다. HLX-0201은 원래 비스테로이드 항염증제로 승인되었으며, 가장 유망한 후보입니다. 우리는 또한 미국 식품의약국(FDA)에서 HLX-0206와 함께 2a상 임상 연구를 위한 조사 신약 승인을 받았습니다.

IMPACT-FXS 연구는 현재 미국의 여러 사이트에서 진행 중입니다. 이는 매우 흥미롭습니다. 우리는 곧 더 많은 정보를 공유할 수 있기를 기대합니다.

Healx는 또한 이 프로젝트에서 FRAXA 연구 재단과 같은 조직과 협력하여 조건에 대한 더 많은 정보를 얻고, 예측을 빠르게 진행할 수 있는 사전 임상 데이터와 모델에 접근할 수 있었습니다.

희귀병을 대상으로 하는 인공지능의 미래는 무엇이라고 생각합니까?

저는 인공지능과 다른 최전선 기술이 약물 발견 및 개발 파이프라인 전체에 걸쳐 배치되어, 시간, 비용, 위험과 관련된 전통적인 도전을 극복하는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다.

우리는 이미 약물 발견 공간에서 인공지능을 사용하여 질병 데이터를 분석하고 생물학적 표지를 설정하는 것에서 새로운 약물을 설계하고 합성하는 것까지 모든 것을 하는 회사들의 확장을 보고 있습니다.

이 모든 것이 희귀병 치료 발견에 큰 도움이 될 것입니다. 여기에는 관련 질병 지식의 부족이나 작은 환자 수와 관련된 장벽이 있습니다. 자연어 처리는 최신 데이터를 집계하여 이러한 격차를 메울 수 있습니다. 기계 학습은 기존 치료법을 재개발하고, 왜 그렇게 하는지 예측할 수 있습니다. 가장 흥미로운 것은 인공지능이 대규모로 치료법을 찾고 개발하는 데 필요한 자동화를 제공할 수 있다는 것입니다.

Healx에 대해 더 공유하고 싶은 것이 있나요?

이 분야에서 일하는 것은 매우 좋은 시간입니다. 우리는 이러한 최전선 기술을 사용하여 가장 복잡한 문제를 해결하기 위해 일하고 있습니다. 우리의 임무에 대한 열정을 가진 사람들을 팀에 합류할 기회를 항상 찾고 있습니다. 관심이 있는 사람들에게는 우리의 채용 정보를 확인할 것을 권장합니다.

Healx에는 파이프라인에 몇 가지 흥미로운 개발과 프로젝트가 있으며, 우리의 웹사이트를 통해 최신 정보를 확인할 수 있습니다. 우리는 곧 더 많은 정보를 공유할 수 있기를 기대합니다.

인터뷰에 감사드립니다. Healx의 진행 상황을 따라가기를 기대합니다. 이 회사는 분명히 많은 사람들에게 긍정적인 영향을 미칠 것입니다. 더 많은 정보를 원하는 독자는 Healx를 방문할 수 있습니다.