"가상 생쥐로 신약 실험"…AI, 생쥐 전신 세포지도 그렸다

미국 연구진이 인공지능(AI)을 이용해 실험용 생쥐의 전신 세포 지도를 구현하는 데 성공하며, 신약 개발 등에 쓰일 '가상 생쥐' 시대의 서막을 열었다.

미국 시카고대학교 분자공학대학 니콜라스 슈브리에 부교수 연구팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 국제학술지 '셀(Cell)'에 발표했다. 연구팀은 새로운 시료 제작 기술과 AI를 결합해 생쥐 전신의 유전자 발현 지도를 완성했다.

연구팀은 먼저 공간 전사체 분석 기술인 '어레이-시퀀싱(Array-seq)'을 생쥐 전신에 적용하기 위한 방법을 고안했다. 일본 츠루미대학교 카와모토 타다후미 교수팀과 협력해 냉동된 생쥐를 세포 한 개 두께의 얇은 절편으로 자르고, RNA 손상 없이 슬라이드에 옮기는 데 성공했다.

이후 일본 콤비나틱스, 중국 푸단대학교 등과 협력해 AI 기반의 새로운 계산 모델을 개발했다. 이 AI 모델은 가장 보편적인 조직 염색법(H&E)만으로도 생쥐 전신의 모든 장기, 조직, 세포 유형을 가상으로 식별하고 분류할 수 있다.

연구팀은 개발한 시스템을 통해 생쥐의 모든 장기와 조직 부위, 알려진 세포 유형의 약 75%를 정확하게 그려냈다. 특히 전신성 면역반응을 유발하는 패혈증 생쥐 모델에 이 기술을 적용해, 모든 세포와 장기 조직에 미치는 염증 영향을 정량적으로 분석하는 데 성공했다.

슈브리에 교수는 "전례 없는 규모로 데이터를 생성할 수 있는 도구를 확보했다"며 "이는 치료법을 시험하고 전신 생물학적 과정을 이해하는 데 사용될 '가상 생쥐' 구축에 필요한 데이터를 만드는 기반이 될 것"이라고 밝혔다.

이 기술은 향후 특정 유전자가 신체 전반에 미치는 영향이나 신약의 예상치 못한 부작용을 예측하는 등 기초 과학 연구와 신약 개발 분야에 폭넓게 활용될 전망이다. 연구팀의 최종 목표는 생쥐 전체를 3D로 시뮬레이션하는 '가상 생쥐'를 완성하는 것이다.