생성형 AI를 이용한 항생제 개발 가능할까?

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

참고

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

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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