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인디애나 생명과학 연구소는 CDD Vault를 활용하여 신약 개발을 지원하고, Schrödinger LiveDesign

상황

인디애나 생명과학 연구소(IBRI)는 환자 치료 성과를 개선하기 위해 학계와 산업계의 협력을 통해 과학 발전을 주도하는 선도적인 중개연구 센터입니다. IBRI는 당뇨병, 알츠하이머병, 소아 희귀질환을 비롯한 다양한 분야의 중개연구를 지원하고 있습니다.

IBRI는 중개 연구 활동의 일환으로 디지털 약물 설계 의 가속화에 전념하고 있습니다. 자동화된 정보학 워크플로우를 활용하고, 인실리코(in silico) 모델링 및 물성 예측을 통합하며, 데이터와 팀을 연결하여 원활한 협업을 촉진하는 것은 IBRI가 약물 설계 및 연구의 가속화를 실현하는 방법입니다.

이러한 현대적인 접근 방식이 점점 더 많은 양의 복잡한 데이터를 활용함에 따라, 관련 과학자 및 프로젝트 팀이 이 정보에 접근하고 활용할 수 있도록 하며 실시간으로 업데이트되도록 보장하는 데 상당한 어려움이 따릅니다.

IBRI의 분자 혁신 부사장인 메리 메이더 박사는 연구소가 시각화, 물리학, 3D 공간 모델링을 원활하게 통합할 수 있는 효율적인 신약 개발 정보학 플랫폼의 필요성을 인식했다고 설명했다.

 

기술 솔루션

여러 가지 대안을 검토한 끝에, IBRI는 Collaborative Drug Discovery의 ‘CDD Vault’와 Schrödinger의 ‘ LiveDesign ’를 활용한 솔루션을 도입했습니다. CDD Vault는 내부 및 외부의 생물학적·화학적 데이터를 모두 안전하게 관리하는 호스팅형 신약 개발 정보학 플랫폼입니다. LiveDesign 는 클라우드 네이티브 기업용 정보학 플랫폼으로, 팀이 중앙 집중식 플랫폼에서 협업, 설계, 실험, 분석, 추적 및 보고를 수행함으로써 신약 개발 프로젝트를 신속하게 추진할 수 있도록 지원합니다.

인디애나 생명과학 연구소. 환자 건강 결과를 개선하기 위해 학계와 산업계의 협력을 통해 과학 발전을 도모합니다.

“분자 혁신 그룹(Molecular Innovation Group)을 출범시킬 당시, 우리는 인디애나 대학교 의과대학의 연구자들과 협력하고 있었습니다.”라고 IBRI의 최고운영책임자(COO) 겸 행정 담당 부사장인 제이 맥길(Jay McGill) 박사는 말합니다. “우리는 시료 등록 및 분자 계산 수행을 위한 도구를 포함하여, 프로세스의 특정 단계에 사용할 수 있는 다양한 도구를 검토했습니다. 그리고 이러한 도구 중 상당수를 모아 평가를 진행했습니다. 그 결과, 우리에게 가장 적합한 솔루션은 CDD Vault와 Schrödinger의 LiveDesign 가 통합된 시스템이라는 것을 확인했습니다.”

“실험 데이터 수집과 분석은 우리가 달성하고자 하는 목표와, 학계 파트너들이 활용하기를 바라는 핵심 요소입니다.”라고 마더는 말합니다. “우리는 CDD Vault를 활용하고, ‘ LiveDesign ’를 포함한 슈뢰딩거(Schrodinger)의 신약 개발 제품군과 협력함으로써 이를 달성했습니다.”

IBRI의 과학자들은 화합물 등록, 데이터 저장 및 데이터 곡선을 포함한 시각화 도구를 활용하여 초기 분석을 수행하기 위해 CDD Vault를 사용하며, 한편 LiveDesign 을 통해 SAR 분석 및 3D 분자모델링 등을 포함한 데이터에 대한 전산 모델링 및 심층 분석을 수행합니다.

IBRI의 과학자들은 CDD Vault와 Schrödinger의 신약 개발 제품군(LiveDesign 및 Maestro)을 통합하여 신약 개발 워크플로를 운영하고 있습니다.

장점

IBRI는 이러한 다중 도구 접근 방식을 도입한 이후 다음과 같은 여러 가지 이점을 확인했습니다.

  • “단일 사실 기반” 지원
  • 상호 보완적인 솔루션의 통합을 통한 워크플로우 간소화
  • ‘설계-제작-시험-분석’의 전체 주기를 통합

“단일한 진실” 지지하기

과학 연구를 의료 발전으로 신속하게 전환하려는 IBRI의 노력에는, 안전한 중앙 데이터 저장소 역할을 수행하고 마더가 “단일한 진실의 원천”이라고 부르는 것을 제공할 수 있는 신약 개발 정보학 플랫폼이 필요했습니다.

“서로 다른 부서와 기관에 속한 여러 파트너 간에 데이터를 공유하려 할 때, 엑셀 스프레드시트만으로는 확장성이 부족합니다.”라고 마더는 말합니다. “IBRI에 근무하는 우리 중 몇몇은 산업계 출신인데, 그곳에서는 데이터를 데이터 저장소에 저장하고 데이터 공유를 위한 공통 플랫폼을 갖추는 것이 당연한 것으로 여겨졌습니다. 하지만 현재 우리가 협력하고 있는 모든 파트너가 그런 방식에 익숙한 것은 아닙니다. CDD Vault는 IBRI가 학술 기관과 협력하는 것은 물론, 신생 기업과 잠재적 파트너들이 인디애나 중부 지역으로 와서 우리 연구실 공간에서 일할 수 있는 거점을 제공하는 우리의 비전을 실현하는 데 도움을 줍니다.”

마더는 다양한 데이터 유형을 호스팅하는 데 있어 CDD Vault가 제공하는 유연성을 높이 평가합니다. 마더는 “CDD Vault는 세포주, 염기서열 정보, iPSC 분화 프로토콜을 포함해 신약 개발과 관련된 모든 요구 사항을 충족하는 저장소 역할을 합니다.”라고 말합니다. “팀 구성원들이 모두 접근할 수 있는 공통의 데이터 저장 공간을 갖추는 것은 우리에게 매우 유용합니다. 이를 통해 파트너사와 데이터를 공유하고 모든 구성원이 동일한 정보를 공유할 수 있게 됩니다.”

IBRI 팀은 CDD Vault를 사용하여 계산된 속성과 핵심 데이터를 보관하고 시각화합니다.

상호 보완적인 솔루션의 통합을 통한 워크플로우 간소화

“CDD가 LiveDesign 와 제휴하고 있기 때문에, 연구자들은 LiveDesign 에서 화합물을 설계할 때 CDD Vault의 데이터를 활용하여 모든 특성을 한 화면에서 확인할 수 있습니다,”라고 Mader는 말합니다. “두 개의 서로 다른 소프트웨어를 오가며 작업할 필요가 없습니다.”

“ LiveDesign 와 CDD Vault를 활용해 시너지 데이터를 시각화하는 것은 매우 유용합니다. 우리가 사용하는 시너지 평가 프로토콜을 이미지 파일로 저장해 두면 데이터 분석에 있어 일관성을 유지할 수 있습니다. 프로젝트 전반에 걸쳐 우리 모두가 동일한 정보를 일관되게 확인할 수 있습니다.”라고 Mader는 말합니다. “Schrödinger의 LiveDesign 는 SAR 공간 플로팅은 물론, 기존 화합물과 비교하여 설계한 화합물과 관련된 SAR 공간을 이해하는 등 화합물 분석을 크게 용이하게 해줍니다.”

CDD Vault와 Schrödinger LiveDesign 간의 원활한 통합 덕분에 연구자들이 이전에 다른 시각화 도구로 전환할 때 겪던 어려움을 해소할 수 있게 되었으며, 이를 통해 팀은 손쉽게 이용할 수 있는 도구를 더욱 효과적으로 활용할 수 있게 되었습니다. Mader는 “이 두 도구 모두 매우 뛰어난 데이터 시각화 기능이 내장되어 있으며, 중단 없이 두 도구 간을 자유롭게 오가며 작업할 수 있습니다.”라고 언급했습니다. “제가 과거에 사용해 본 도구들과는 달리, CDD Vault와 Schrödinger LiveDesign 를 사용하면 데이터를 분석하고자 하는 방식이나 팀이 데이터 분석에 대해 고려하기를 바라는 방식에 따라 표준화된 뷰를 생성할 수 있습니다. 이를 통해 팀원들이 데이터를 시각화하는 방식을 일관되게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 각자 자신만의 뷰를 생성하고 CDD Vault를 통해 해당 정보를 공유할 수도 있습니다.”

IBRI 팀은 CDD Vault에 저장된 데이터에 접근하여, 실시간 설계 반복 작업과 상세한 분석을 수행하기 위해 LiveDesign 를 활용합니다.

설계-제작-시험-분석의 전체 주기 통합

IBRI는 CDD Vault와 Schrödinger LiveDesign 의 결합이 신약 개발의 전체 설계-제조-시험-분석(DMTA) 주기를 지원한다는 사실을 확인했습니다.

“화합물 설계 단계로 넘어가면, CDD Vault에서 데이터를 가져와 LiveDesign 에서 새로운 화합물을 생성할 수 있는 기능은 매우 강력합니다,”라고 Mader는 말합니다. “ LiveDesign 에 접속하면 데이터 생성 및 화합물 설계 내에서 워크플로를 구축할 수 있으며, 도킹 도구, MPO 점수, 그리고 자동으로 계산된 다양한 매개변수를 활용할 수 있습니다. CDD Vault와 Schrödinger LiveDesign 을 활용하면 설계/제조/시험 주기의 전체 과정을 지원할 수 있습니다.”

“문헌에서 표적 X에 대한 데이터 세트가 있다면, 해당 데이터를 가져와 설계의 기초가 될 도킹 모델을 생성할 수 있습니다,”라고 마더는 말합니다. “이 모델을 활용하여 합성하고자 하는 분자의 새로운 구성 요소를 식별할 수 있습니다. 화합물의 설계, 합성, 테스트를 위한 이러한 워크플로는 설계된 잠재적 분자에 대한 더 큰 그림을 제공합니다. 이를 바탕으로 관심 있는 특성을 선별하고, 설계 가설에 적용한 다양한 기준을 충족하는 분자를 확인한 뒤, SAR(구조-활성 관계) 내에서 해법을 도출할 수 있습니다. 따라서 이 두 소프트웨어에서 제공하는 워크플로우와 데이터 도구에 대한 접근성은 이러한 전체 루프 프로세스를 가속화했습니다.”

“저희는 CDD Vault와 Schrödinger LiveDesign 를 활용함으로써 이 과정을 가속화할 수 있을 것으로 믿습니다. 이 두 도구의 가치는 신약 개발 과정을 어떻게 지원하느냐에 있습니다.”

– 제이 맥길(PhD), 인디애나 생명과학 연구소 최고운영책임자(COO) 겸 행정 담당 부사장

신약 개발을 가능하게 하는 도구들의 결합

맥길은 “궁극적으로 우리 모두에게 있어 성공은, 우리가 생산한 분자 중 환자의 건강에 긍정적인 영향을 미치는 신약으로 개발되는 분자의 수로 평가된다”고 말합니다. “우리는 CDD Vault와 Schrödinger LiveDesign 를 활용함으로써 이 과정을 가속화할 수 있을 것이라고 믿습니다. 이 두 도구의 가치는 신약 개발 과정을 가능하게 해준다는 점에 있습니다.”

협업 기반 신약 개발에 대하여

Collaborative Drug Discovery는 전 세계 수천 명의 선도적인 연구자들이 신뢰하는 신약 개발 정보학 분야의 현대적인 접근 방식을 제공합니다. 당사의 CDD Vault는 사내 및 외부 생물학적·화학적 데이터를 모두 안전하게 관리하는 호스팅형 정보학 플랫폼입니다. 이 플랫폼은 화합물 등록, 구조-활성 관계, 재고 관리, 시각화, 전자 실험실 노트 기능 등 핵심 기능을 제공합니다. 자세한 내용은www.collaborativedrug.com에서 확인하시기 바랍니다.

소개 Schrödinger

Schrödinger 는 신약 및 신소재 발굴 방식을 혁신하고 있습니다. Schrödinger 는 물리학 기반의 계산 플랫폼을 선도적으로 개발하여, 기존 방식에 비해 더 빠르고 저렴한 비용으로 신약 개발 및 신소재 응용 분야에 활용될 수 있는 고품질의 신규 분자를 발굴할 수 있게 했습니다. 이 소프트웨어 플랫폼은 전 세계의 바이오제약 및 산업 기업, 학술 기관, 정부 연구소에서 라이선스를 취득하여 사용하고 있습니다. Schrödinger의 다학제적 신약 개발 팀은 또한 이 소프트웨어 플랫폼을 활용하여 미충족 의료 수요를 해결하기 위한 다양한 협력 및 독자적 프로그램 포트폴리오를 추진하고 있습니다. 1990년에 설립된 Schrödinger 는 약 800명의 직원을 두고 있으며, 70여 개국의 고객 및 협력사와 함께 사업을 전개하고 있습니다. 자세한 내용은https://www.schrodinger.com에서 확인하실 수 있습니다.