인공지능(AI) 기반 신약 개발 시장은 2023 년 연평균 25% 성장하여 2030년에는 81억 달러에 이를 것으로 예상됩니다 . AI 기반 신약 개발 시장은 의료 인프라 투자 증가에 힘입어 전 세계적으로 성장하고 있습니다. 또한, 복잡한 문제 해결에 있어 인공지능이 제공하는 이점에 대한 인식이 높아지고 있는 것도 이 산업의 성장을 견인하는 요인입니다. 신약 개발의 전임상 시험 단계는 수익 손실 가능성이 가장 높은 단계인데, AI 기반 모델을 활용하면 높은 실험 비용을 절감하고 효율적인 예측을 통해 시장 성장을 촉진할 수 있습니다. 이러한 추세는 향후 예측 기간 동안에도 지속될 것으로 전망됩니다.

인공지능(AI)은 인간의 지능을 모방하기 위해 지식 표현, 추론, 문제 해결, 머신러닝 등 다양한 영역을 포함하도록 설계된 기술 시스템입니다. AI는 시스템, 소프트웨어, 도구 및 네트워크를 활용하여 입력 데이터를 해석하고 학습함으로써 독립적인 의사 결정을 내릴 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 특히 제약 산업을 비롯한 다양한 분야에서 AI의 활용이 증가하면서 시장 규모가 최근 크게 확대되었습니다. 오늘날 AI는 제약 분야에서 신약 개발, 기존 약물의 용도 변경, 생산성 향상 및 업무량 감소에 활용되고 있습니다. 

맥킨지 글로벌 연구소에 따르면, 인공지능 기반 자동화의 영향으로 사회의 업무 문화가 변화될 것이다.

인공지능(AI)은 신약 개발의 다양한 단계, 즉 신약 설계부터 스크리닝에 이르기까지 활용될 수 있습니다. 신약 개발 비용과 기간을 단축해야 하는 요구가 증가함에 따라 AI 기반 신약 개발 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 신약 개발 분야에는 방대한 분자 데이터와 문헌이 존재하는데, AI를 활용하면 필요한 데이터를 최소한의 시간으로 선별할 수 있습니다. 이러한 이유로 AI 산업의 도입과 확장이 가속화되고 있습니다. 평균적으로 신약 하나를 성공적으로 개발하는 데에는 약 10년이 걸리고 26억 달러의 비용이 소요됩니다. 이처럼 긴 개발 기간은 전임상 및 1상 임상시험 단계에서 수많은 후보 물질이 탈락하기 때문입니다. 따라서 제약 업계의 많은 이해관계자들은 신속하고 효율적이며 비용 효율적인 신약 개발을 위해 인공지능 도입에 큰 관심을 보이고 있습니다.

인공지능을 활용한 신약 개발 시장 세분화

전 세계 인공지능 기반 신약 개발 시장은 다음과 같은 세그먼트로 구분할 수 있습니다

제공으로 

• 소프트웨어
• 서비스

기술별

• 머신러닝
  • 딥러닝
  • 지도 학습
  • 강화 학습
  • 비지도 학습
  • 기타 머신러닝 기술
• 기타 기술

애플리케이션 별 

• 약물 최적화 및 용도 변경
• 전임상 시험
• 기타

치료 영역별

• 심혈관 질환
• 감염성 질환
• 대사 질환
• 신경퇴행성 질환
• 종양학
• 기타

최종 사용자별

• 임상시험수탁기관
• 제약 및 생명공학 회사
• 연구 센터 및 학술/정부 기관

앞서 언급한 요인들과 더불어 시장 참여 업체들 간의 업계 간 협력 및 파트너십 증가로 인해 시장에서 다양한 수익이 창출되고 있습니다. 그러나 필요한 데이터 세트의 부족과 숙련된 인력의 부족은 신약 개발 분야에서 인공지능(AI) 도입에 있어 주요 과제로 남아 있습니다.

인공지능(AI) 도구는 소프트웨어와 서비스 형태로 제공되며, 그중 소프트웨어가 시장에서 비교적 큰 비중을 차지하고 있습니다. 이는 시중에 다양한 소프트웨어가 출시되어 있고, 기술에 정통한 주요 바이오 및 제약 업계에서 AI 소프트웨어에 대한 수요가 증가하고 있기 때문입니다. 응용 분야별로는 약물 재활용 및 최적화 분야가 시장을 주도하고 있습니다. 이러한 주도권은 AI가 약물의 인체 독성 효과를 식별하여 개발 중인 약물의 부작용을 줄일 수 있는 능력에 기인합니다. 또한 AI는 기존 약물의 미세한 변형을 찾아내어 제약 회사가 다양한 제품 포트폴리오를 구축하는 데 도움을 줍니다. 

인공지능(AI)은 복잡한 질환에 대한 약물 설계를 가능하게 했으며, 이로 인해 신경계 질환 분야가 모든 치료 분야 중 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다. 최종 사용자 기준으로, 제약 및 생명공학 기업 부문은 2019년 인공지능 기반 신약 개발 시장에서 50% 이상의 점유율을 기록했습니다.

북미는 인공지능(AI)을 일찍부터 도입해 시장을 선도하는 지역입니다. 이는 북미 지역의 강력한 제약 산업과 연구 개발 분야에 대한 높은 투자 덕분입니다. 또한 구글, 마이크로소프트, IBM 등 주요 AI 기술 제공업체의 본사가 미국에 위치해 있다는 점도 중요한 요인입니다.

경쟁 환경

신약 발견 및 개발 과정은 10년 이상 소요될 수 있으며, 그마저도 치료용 분자 10개 중 9개는 임상 연구 단계를 통과하지 못할 가능성이 있습니다. 따라서 불확실성을 최소화하고 성장을 극대화하기 위해서는 상용화 가능성이 높은 제품을 개발하는 것이 중요합니다. 인공지능(AI)을 신약 발견 및 개발에 도입함으로써 이러한 목표를 달성할 수 있습니다. 이 시장에는 IBM, Microsoft, Google, NVIDIA, Cloud Pharmaceuticals, Inc., Indivumed GmbH, Deep Genomics, Atomwise, Inc., Insilico Medicine, Exscientia, Bioage, Envisagenics 등 여러 주요 기업들이 참여하고 있습니다.

• IBM은 인공지능 기반 신약 개발 시장을 선도하는 기업 중 하나입니다. IBM의 왓슨(Watson)은 수많은 제약 및 바이오테크 기업에서 인지 컴퓨팅 및 데이터 기반 애플리케이션에 널리 사용되고 있습니다. IBM은 최근 인지 컴퓨팅, 클라우드 및 보안 사업 분야에서 15건의 인수합병을 통해 약 60억 달러를 투자했습니다.
• 인디비머드는 종양학 치료 분야에서 새로운 발견을 위한 멀티오믹스 데이터 분석을 지원하는 인공지능 플랫폼을 출시했습니다. 이 회사는 암 생물정보학 전반에 걸친 질의에 대한 해답을 찾기 위해 분석을 자동화하고 통합하는 혁신적인 기술을 개발했습니다.
• 엑시스텐시아는 2020년 3월 다이아몬드 라이트 소스 및 스크립스 연구소와 코로나19 항바이러스 치료법 개발을 지원하기 위한 파트너십 계약을 체결했습니다.
• 구글의 딥마인드는 과학자들이 코로나19에 대한 최적의 치료법을 개발하는 데 도움을 주기 위해 자사의 AI 플랫폼인 알파폴드(AlphaFold)를 개선하는 데 주력하고 있습니다. 이 플랫폼은 SARS-CoV-2와 관련된 여러 단백질에 대한 정보를 제공합니다.