생성형 AI를 이용한 항생제 개발 가능할까?

 (Acinetobacter baumannii. Credit: Vader1941 / Wikimedia / CC BY-SA 4.0)

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ChatGPT 같은 생성형 AI는 최근 AI 붐에서 가장 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 사람처럼 대화하고 질문에 답하는 것은 물론이고 이미지나 영상을 생성할 수 있기 때문입니다. 더 나아가 일부 과학자들은 생성헝 AI가 과학자들을 도와 전에 없던 신물질이나 신약을 만드는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다.

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스탠포드 대학의 카일 스완슨 (Kyle Swanson)과 스탠포드 의대 및 맥마스터 대학 (Stanford Medicine and McMaster University) 동료들은 항생제 후보 물질을 추론하는 생성형 AI인 씬스몰 SyntheMol (synthesizing molecules)을 개발했습니다.

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씬스몰은 약물로 가능성이 있는 모든 분자를 무작위적으로 생산하는 대신 실험실에서 만들 수 있고 화학 반응을 유도할 수 있는 13만 가지의 화학물을 기반으로 모델을 훈련한 후 이 화학 물질 가운데 항생제 가능성이 있는 물질의 화학식을 생성하는 AI입니다.

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1차 목표는 항생제 내성균 가운데 하나인 아시네토박터 바우마니 (Acinetobacter baumannii)에 대한 새로운 신약을 개발하는 것입니다. 연구팀은 씬스몰이 9시간 동안 생성한 25,000개의 화학 물질 가운데 이시네토박터가 쉽게 내성을 지닐 수 없도록 기존에 알려지지 않은 화학 물질 가운데 유력한 항생제 후보 물질을 골라냈습니다.

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이렇게 골라낸 70가지 화학 물질 가운데 58개의 화학물이 우크라이나의 화학 회사인 에나민 (Enamine)에서 제조 가능한 것으로 확인되었습니다. 그리고 그 가운데 6개가 항생제 내성 이시네토박터 바우마니 균을 죽일 수 있었습니다. 6개 가운데 2개는 물에 녹기 때문에 이를 쥐에게 주사했는데, 심각한 부작용은 없는 것으로 나타났습니다.

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물론 실제 항생제 개발까지는 많은 시간이 남아 있지만, 연구팀은 생성형 AI를 통해 기존에 존재하지 않았던 항생 물질을 찾아낸다면 세균이 내성을 발현하는 것보다 더 빠르게 새로운 항생제를 찾아낼 수 있을 뿐 아니라 쉽게 내성을 진화시킬 수 없을 것으로 기대하고 있습니다.

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생성형 AI가 항생제 내성균과의 싸움에서 새로운 돌파구를 만들 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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https://techxplore.com/news/2024-03-generative-ai-potential-drugs-antibiotic.html

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Kyle Swanson et al, Generative AI for designing and validating easily synthesizable and structurally novel antibiotics, Nature Machine Intelligence (2024). DOI: 10.1038/s42256-024-00809-7

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