AI가 설계한 최초 바이러스, 항생제 안듣는 대장균 사멸 유도

하이커뮤니티매니져 0 5 09.22

박테리오파지가 박테리아를 감염시키는 모습. 게티이미지뱅크 제공.

인공지능(AI)을 이용해 내성 박테리아를 죽일 수 있는 박테리오파지가 합성됐다. 내성 박테리아는 항생제에 저항해 생존하는 박테리아다. 박테리오파지는 박테리아를 숙주 삼아 박테리아를 죽일 수 있는 바이러스를 의미한다.

브라이언 히에 미국 스탠퍼드대 화학공학과 교수 연구팀은 AI가 박테리아 감염을 치료하는 생명공학도구를 설계할 수 있다는 잠재력을 확인하고 연구결과를 17일 출판 전 논문 공개 사이트인 ‘바이오아카이브’에 발표했다.

AI는 DNA 염기서열, 단일 단백질, 다중 구성 요소 복합체 등을 생성하는 데 이미 사용되고 있다. 유전자 간의 복잡한 상호작용 등으로 유전체를 설계하는 일은 훨씬 어렵다. 연구팀은 AI가 유전체처럼 복잡한 생물학적 시스템을 설계하는 데도 활용될 수 있다는 점을 확인했다.

연구팀은 바이러스 유전체를 설계하기 위해 DNA, RNA, 단백질 서열을 분석하고 생성하는 AI 모델 ‘Evo1’, ‘Evo2’를 활용했다. 연구팀은 Evo 모델을 이용해 유전자 11개에 뉴클레오티드(핵산 구성 성분) 5386개가 포함된 단일 가닥 DNA 바이러스인 ‘파이X174’를 살폈다.

파이X174는 대장균을 감염시키는 박테리오파지로 Evo 모델은 박테리아를 감염시킬 수 있는 파이X174의 모든 유전적 요소를 살폈다.

이미 200만 개 이상의 박테리오파지 유전체를 학습한 Evo 모델을 추가 학습시켜 항생제에 내성이 있는 대장균 균주를 감염시킬 수 있는 파이X174 유사 박테리오파지 유전체를 생성했다.

연구팀은 내성 대장균을 감염시킬 수 있는 박테리오파지 유전체를 302개로 추렸다. 그 다음 AI를 이용해 설계한 유전체를 숙주 박테리아인 대장균에 삽입해 감염 여부를 살폈다.

실험 결과 302개 중 16개가 대장균을 감염시켰다. 기존 파이X174는 감염시킬 수 없었던 세 가지 내성 대장균 균주도 감염시켜 사멸에 이르도록 만들 수 있다는 점이 확인됐다.

연구팀은 “AI가 기존 박테리오파지 치료 전략을 보완해 박테리아 내성 문제를 해결하는 치료제를 강화할 수 있을 것”이라며 “다양한 질병 및 공중보건 문제를 해결하는 데 AI 설계 바이러스가 사용될 것으로 기대된다”고 말했다.

AI가 인간에게 해를 끼치는 바이러스를 설계하는 데 악용될 수 있다는 우려도 존재한다. 이와 관련 합성생물학자인 커스틴 괴프리히 독일 하이델베르크대 교수는 19일 국제학술지 ‘네이처’를 통해 “연구가 이중성을 지닌다는 딜레마는 AI에 국한된 문제가 아니다”라며 “생물학에서는 항상 악용의 우려가 존재한다”고 말했다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=74174

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7	웨스트햄	18	9	3	6	30
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