AI가 16종의 박테리아 살균 바이러스 개발

(퍼플렉시티가 정리한 기사)

스탠퍼드 대학교와 비영리 기관인 아크 연구소의 과학자들은 인공지능(AI)을 활용해 기능성 박테리아 살균 바이러스 16종을 성공적으로 개발하며 합성 생물학 분야에 획기적인 진전을 이뤄냈다. 이 성과는 치료적 잠재력에 대한 기대감과 가능한 위험성에 대한 경고를 동시에 불러일으키고 있다.

아크 연구소의 브라이언 히가 이끄는 연구팀은 Evo 1과 Evo 2라는 정교한 AI 모델을 사용해 박테리오파지(특정 박테리아를 공격하는 바이러스)의 전체 유전체를 설계했다. MIT 테크놀로지 리뷰에 따르면, 이번 연구 결과는 화요일 사전 논문(preprint)으로 공개됐으며, 이는 “완전한 유전체의 최초 생성적 설계”가 이루어진 사례로 평가된다.

AI가 유전자 코드를 작성하는 법을 배우다

연구진은 약 200만 개의 박테리오파지 유전체를 이용해 AI 시스템을 훈련시켰으며, 이를 통해 바이러스 DNA 서열에서 패턴을 인식하도록 학습시켰다. 연구팀은 11개의 유전자와 약 5,000개의 뉴클레오티드만을 가진 단순한 바이러스인 phiX174의 변이체를 만드는 데에 집중했다. 이는 더 큰 생명체에서 발견되는 복잡성의 일부에 불과하다.

화학적으로 합성된 후 실험실 조건에서 테스트된 302개의 AI 생성 유전체 설계 중 16개가 생존 가능한 것으로 판명되었다. 이 인공 바이러스들은 성공적으로 복제되어 대장균(E. coli) 박테리아를 죽였으며, 일부는 자연 바이러스보다 뛰어난 성능을 보였다. “실제로 이 AI가 생성한 구체를 보는 것은 매우 인상적이었습니다,“라고 히에(Hie)는 MIT 테크놀로지 리뷰에 말하며, 연구진이 박테리아가 죽은 뚜렷한 영역을 관찰한 순간을 설명했다.

안전 문제 대두

이 돌파구에 대해 저명한 과학자들은 신중한 반응을 보이고 있다. 최초의 합성 DNA 생물체를 만드는 데 기여한 J. 크레이그 벤터(J. Craig Venter)는 이 기술의 잠재적 오용에 대해 경고했다. MIT 테크놀로지 리뷰와 뉴스위크의 연구 보도에 따르면 벤터는 “특히 임의적이고 예측 불가능한 바이러스 증강에 관한 연구에 대해서는 극도의 신중함을 강하게 촉구한다”고 말했다.

연구진은 인공지능 훈련 데이터에서 인간에 감염되는 바이러스를 의도적으로 제외했으나, 전문가들은 다른 이들이 이처럼 자제하지 않을 수 있다고 우려하고 있다. 이 기술이 더 위험한 병원체에 적용될 수 있는 잠재력을 지니고 있기 때문에, 유전체 설계 역량의 민주화가 생물보안에 대한 우려를 불러일으키고 있다.

치유적 약속

안전 경고에도 불구하고, 이 연구는 항생제 내성 감염 해결에 대한 가능성을 보여줍니다. 박테리오파지 요법—유해 박테리아를 죽이는 바이러스를 사용하는 치료법—은 기존 항생제가 점점 효과가 떨어짐에 따라 다시 관심을 받고 있습니다. AI로 생성된 바이러스는 기존 약에 더 이상 반응하지 않는 박테리아 감염 치료제로 개발될 잠재력이 있습니다.

다수의 AI로 설계된 파지는 실험실 경쟁에서 자연 발생 phiX174 바이러스보다 더 높은 적합도를 보여주었으며, 생성된 바이러스 칵테일은 세 종류의 E. coli 균주에서 박테리아 내성을 신속하게 극복해 파지 치료 적용 가능성을 입증했습니다.

연구를 검토한 NYU 랑곤 헬스의 생물학자 제프 보에크는 AI로 설계된 생명체를 향한 “눈에 띄는 첫걸음”이라고 평하면서, AI가 “새로운 유전자, 짧아진 유전자, 그리고 다양하게 배열된 유전자 서열까지” 만들어냈다는 점을 지적했습니다.

이 연구는 인공지능과 합성생물학의 교차점에서 중요한 발전을 이루었지만, 연구자들은 더 복잡한 생명체를 만드는 것은 현 기술로는 아직 크게 멀었다는 점을 인정합니다.