Lieber Institute for Brain Development, 뇌 질환 신약 개발 위해 AWS 전면 도입

리버 연구소, AWS AI 기술 활용 신약 개발 가속화 [미국] 볼티모어, 메릴랜드 – 뇌 발달 연구 분야를 선도하는 리버 연구소(Lieber Institute for Brain Development, LIBD)가 아마존 웹 서비스(AWS)의 인공지능(AI) 및 컴퓨팅 서비스를 전면 도입하며 신약 개발 역량을 혁신하고 있습니다. LIBD는 정신 질환 연구를 위한 세계 최대 규모의 뇌 기증 컬렉션을 보유하고 있으며, 2024년 AWS IMAGINE Grant 수상자로 선정된 바 있습니다. 이번 AWS 기술 도입을 통해 조현병과 같은 뇌 질환에 대한 새롭고 효과적인 치료법 개발을 목표로 하는 생성형 및 예측 AI를 결합한 새로운 도구인 GRAPE 개발에 박차를 가할 예정입니다. LIBD의 다니엘 와인버거(Daniel Weinberger) 박사는 “AWS의 지원을 받는 리버 연구소는 환자와 가족들에게 희망과 새로운 치료법을 더 빠르고 민첩하게 제공할 수 있게 될 것”이라며, “이는 과학의 미래이며, 우리는 이 여정의 일부가 된 것을 기쁘게 생각한다”고 밝혔습니다. AWS 클라우드로의 IT 인프라 이전은 LIBD가 방대한 유전체 및 기타 데이터를 클라우드에 저장하고, 과학자들이 AWS가 제공하는 광범위한 컴퓨팅 성능과 AI 역량을 활용할 수 있도록 합니다. 또한, 클라우드 스토리지는 연구원 간의 협업을 용이하게 하고 전 세계 과학자들과의 데이터 공유를 간소화하여 연구 및 파트너십 발전에 기여할 것으로 기대됩니다. 인간의 유전체는 30억 개의 염기로 구성되어 있으며, 뇌는 1,700억 개의 세포, 각 세포에는 최대 10,000개의 유전자가 발현되는 등 분석해야 할 데이터의 양이 방대합니다. 이러한 복잡한 데이터를 분석하기 위해서는 최첨단 도구와 컴퓨팅 파워가 필수적입니다. LIBD 과학자들은 AWS 솔루션 아키텍트와 협력하여 딥러닝의 강력한 성능을 모든 연구원들이 활용할 수 있도록 맞춤형 AI 애플리케이션을 개발하고 있습니다. AWS의 제프 크래츠(Jeff Kratz) 비영리 및 공공 부문 산업 부문 부사장은 “AWS의 AI 역량은 연구 혁신을 주도하는 데 필요한 속도, 보안, 확장성을 연구소에 제공하여 뇌 건강 문제로 고통받는 사람들의 결과를 근본적으로 변화시킬 새로운 치료법을 발굴하는 데 기여할 것”이라고 말했습니다. 존스 홉킨스 의과대학 캠퍼스에 위치한 LIBD에서는 AI를 활용하여 잠재적인 신약 후보 물질을 스크리닝하고, 추가적인 과학자 역할을 수행할 AI 에이전트를 생성하며, 조현병, 양극성 장애, 자살, 자폐증 및 노화 관련 질환과 같은 뇌 질환 치료를 위한 새로운 약물 표적을 탐색하고 있습니다. 나아가 질병을 치료하고 예방하기 위한 새로운 화합물을 설계하는 연구도 진행 중입니다. LIBD의 AI 연구를 총괄하는 쉬종 한(Shizhong Han) 박사는 “생체 의학 연구는 폭발적인 데이터 증가, 특히 단일 세포 기술에서 생성되는 데이터를 기반으로 하는 새로운 시대로 접어들었다”며, “이러한 풍부한 데이터셋을 활용하여 연구원들은 AI를 통해 유전체 기능에 대한 더 깊은 통찰력을 얻고, 뇌 질환과 관련된 인과 유전자를 식별하며, 새로운 치료 분자를 설계하고 있다”고 설명했습니다. LIBD의 가장 귀중한 자원은 정신 질환 및 신경 정신 질환으로 고통받았던 사람들의 데이터를 포함하여 5,000개 이상의 기증된 인간 뇌에서 수집된 정보입니다. GRAPE 개발 성공 사례 작년, LIBD는 생성형 AI를 활용하는 혁신적인 프로젝트를 인정하는 AWS IMAGINE Grant Pathfinder – Generative AI 부문 수상자로 선정되었습니다. LIBD는 최대 20만 달러의 무제한 자금, 10만 달러 상당의 AWS 프로모션 크레딧, 그리고 AWS Generative AI Innovation Center의 구현 지원을 받게 됩니다. 한 박사를 비롯하여 마이클 네이글(Michael Nagle) 박사, 지윤 주(Jiyun Zhou) 박사가 이끄는 LIBD 과학자들은 이 자금을 활용하여 정신 질환 치료를 위한 새로운 생성형 AI 접근 방식을 개발하고 약물의 효과를 평가하고 있습니다. 기존 조현병 치료제는 소수의 위험 유전자와 관련된 단백질을 표적으로 하지만, 조현병은 수백 개의 위험 유전자와 관련되어 있어 현재 약물의 효과는 제한적입니다. LIBD는 이러한 수많은 위험 유전자의 복합적인 영향을 완화함으로써 질병의 근본 원인을 치료하는 것을 목표로 합니다. Generative Reinforcement Alignment of Predicted Expression의 약자인 GRAPE는 조현병과 같은 질환의 알려진 유전자 발현 패턴을 기반으로 잠재적 약물의 새로운 분자 구조를 설계할 것입니다. GRAPE는 생성형 AI를 사용하여 새로운 약물을 설계하고, 예측 AI를 사용하여 약물의 효과를 평가하는 접근 방식을 결합한 점에서 독특합니다. 네이글 박사는 “AI는 다양한 의학적 상태의 근간을 이루는 복잡한 패턴을 해독하고 이러한 패턴을 기반으로 맞춤형 치료법을 설계할 수 있게 하지만, 이를 위해서는 엄청난 컴퓨팅 파워가 필요하다”며, “AI의 잠재력을 최대한 활용하기 위해서는 강력한 슈퍼컴퓨팅 자원뿐만 아니라 이러한 자원을 최대한 활용할 수 있는 새로운 기술이 필요하다. GRAPE는 최첨단 기술을 적용하여 가능한 한 많은 환자나 질환에 대한 영향을 극대화할 기회를 제공한다”고 말했습니다. Cell Painting 성공 사례 Cell Painting은 과학자들이 형광 염료를 사용하여 세포 및 그 구성 요소의 공간적 구성을 시각화하는 이미징 기술입니다. LIBD에서 프랭크 피스코타(Frank Piscotta) 박사는 이 기술을 사용하여 조현병의 새로운 약물 표적을 식별하고 있습니다. Cell Painting은 매우 큰 데이터셋을 생성하며, 과거 거의 일주일이 걸렸던 분석이 이제는 훨씬 빨라졌습니다. 피스코타 박사는 “AWS를 통해 약 30분 안에 데이터셋을 처리할 수 있다”며, 과학자들이 동시에 더 많은 분석을 실행할 수 있게 되었다고 덧붙였습니다. 연구원들은 데이터를 한 번 입력하고 여러 테스트를 동시에 완료할 수 있어, 마치 여러 명의 연구원이 동시에 실험실에서 일하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있습니다. LIBD 과학자들은 또한 AWS 전문가들과 협력하여 코딩 경험이 적은 연구원들도 Cell Painting을 자신의 연구에 통합할 수 있도록 사용자 친화적인 애플리케이션을 개발하고 있습니다. 피스코타 박사는 또한 AWS와 협력하여 최첨단 AI 도구를 연구소의 기존 워크플로우에 통합하는 작업을 진행하고 있습니다. 리버 연구소(LIBD) 소개 리버 연구소 및 말츠 연구소(Maltz Research Laboratories)의 사명은 조현병 및 관련 발달 뇌 질환의 기본적인 유전적 및 분자적 메커니즘에 대한 이해를 환자들의 삶을 변화시킬 임상적 발전으로 전환하는 것입니다. LIBD는 존스 홉킨스 대학 의과대학과 제휴된 독립적인 비영리 501(c)(3) 조직이자 메릴랜드 세금 면제 의료 연구 기관입니다. LIBD의 5,000개 이상의 인간 뇌를 보유한 뇌 저장소는 전 세계 신경 정신 질환 연구를 위한 사후 뇌 컬렉션 중 최대 규모입니다.