인공지능으로 새로운 항생제를 만든다?

(A computer model of one of the new antimicrobial peptides created by IBM's new AI, Credit: IBM Research)

코로나 19 대유행 초기에 슈퍼컴퓨터와 AI를 이용한 코로나 19 치료제 개발이 활발하게 이뤄졌습니다. 다만 현재까지 그 성과는 나타나지 않고 있습니다. SARS-CoV-2에 대한 항바이러스 효과가 있는 기존 약물이 생각보다 드물었기 때문입니다. 하지만 인공지능을 이용해서 신약을 찾으려는 시도가 중단된 것은 아닙니다. 오히려 현재 기술 발전을 생각하면 앞으로 가능성이 충분한 분야이기도 합니다.

IBM 리서치 (IBM Research)의 연구팀은 항생 능력을 지닌 펩타이드 분자를 AI 알고리즘을 통해서 조합했습니다. 첫 번째 단계로 연구팀은 심층 생성 오토인코더 (deep generative autoencoder)를 통해 항생 능력을 지닌 펩타이드의 구조를 학습했습니다. 다음 단계로 CLaSS (Controlled Latent attribute Space Sampling) 방법을 통해 데이터를 수집하고 항생 능력을 지닌 펩타이드를 생성했습니다.

하지만 항생 능력을 지닌 펩타이드라고 해서 무조건 항생제로 사용할 순 없습니다. 박테리아 뿐 아니라 인체에도 해로운 물질일 수 있기 때문입니다. 그래서 마지막 단계로 딥러닝 기반의 분류 알고리즘을 통해 인체에 해를 입힐 가능성이 있는 물질을 걸러냈습니다. 48시간 동안 연산을 거쳐 연구팀은 유망한 펩타이드 20개를 합성했습니다. 그리고 그 중 가장 가능성이 높은 후보 2개를 선정했습니다.

이 항생 펩타이드는 각각 그람 음성균과 양성균에 대해서 항생 능력을 지니고 있습니다. 물론 실제로 항생제 내성균 치료에 효과가 있고 인체에 안전한지 검증하는 긴 과정이 남아 있지만, 인공지능을 통한 신약 개발 가능성을 보여줬다는 데서 미래가 주목되는 연구입니다.

항생제 내성균은 코로나 19에 못지 않은 보건 위기입니다. 인공지능이 이를 해결할 방법 중 하나가 될지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/ibm-ai-new-antibiotics-superbugs/

https://www.nature.com/articles/s41551-021-00689-x

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다. 문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다. 그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다. 사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다. 1. 입문자를 위한 책을 추천해달라 사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

자세한 내용 보기

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London ) 과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다. 유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다. 하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱

자세한 내용 보기

근육 떨림을 막는 전자 임플란트

(Three of the muscle-stimulating implanted electrodes – these ones are attached to silicone tubes which were used to more easily extract them from test subjects' bodies once the study was completed. Credit: Fraunhofer IBMT) (A diagram of the system. Credit: Equinor Open Data License) 근육이 자기 의지와 관계 없이 갑자기 수축하거나 떨림 (tremor, 진전) 증상이 나타나는 경우 현재까지는 완전히 막을 수 있는 치료제가 없습니다. 하지만 스페인 국립 연구 위원회(Spanish National Research Council)가 이끄는 독일, 아이슬란드, 영국, 미국 의 과학자들은 이 문제에 대한 좀 더 근본적인 해결책을 내놓았습니다. 이 연구는 국제 과학 컨소시엄인 EXTEND 프로젝트의 일부로 신체에 신경 신호를 조절하는 전극을 넣어 움직임을 조절하는 것이 목표입니다. 방법은 간단합니다. 생체 적합 물질로 만든 길이 3cm, 지름 1mm 크기의 백금-이리듐/실리콘 (platinum-iridium/silicone) 임플란트를 근육 속에 넣습니다. 각 임플란트엔 센서와 액추에이터 역할을 할 두 개의 전극이 있습니다. 외부에 있는 전극은 전원을 공급하는 기능도 합니다. 이 임플란트는 근육의 떨림이나 이상 동작을 파악하면 신호를 보내 움직임을 멈추게 합니다. 초기 임상 실험 결과는 1-2시간 정도 작동으로도 더 긴 시간동안 떨림 증상을 막을 수 있는 것으로 나타났습니다. 실제 임상에서 사용하게 될지는 지금 단계에서 말하기 이르지만, 먼가 사이버펑크의 세계가 좀 더 가까워진 것 같은 전자 임플란트 같습니다. 참고 https://newatlas.com/health-wel

자세한 내용 보기

고든의 블로그 구글 분점

이 블로그 검색