AI, 자연 뛰어넘는 유전자 가위 창조…효율 더 높였다

인공지능(AI)을 이용해 자연계에 존재하는 효소보다 성능이 뛰어나거나 동등한 새로운 유전자 편집 단백질을 설계하는 데 성공했다.

미국과학진흥협회(AAAS)는 17일(현지시간) 학술지 '사이언스'를 인용해 페트르 스코핀체프(Petr Skopintsev)가 이끄는 연구팀이 AI로 새로운 합성 RNA 유도 뉴클레이즈(nuclease)를 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 'ESM-IF1'이라는 AI 모델과 진화 정보를 활용해 크리스퍼-Cas12와 유사한 최소 뉴클레이즈인 'TnpB'의 새로운 변종 'SynTnpBs'를 생성했다. 이는 AI 모델이 학습에 사용된 참조 서열과 유사한 결과물만 내놓던 기존의 한계를 극복한 성과다.

연구팀이 박테리아, 식물, 인간 세포에서 AI가 설계한 단백질의 활성을 시험한 결과, 다수의 AI 설계 뉴클레이즈가 여러 세포 유형에서 천연 효소의 활성을 유지하거나 능가하는 것으로 나타났다.

또한 초저온전자현미경(cryo-EM) 분석을 통해 AI가 설계한 RNA 유도 뉴클레이즈의 구조를 세계 최초로 실험적으로 규명했다. 이 단백질들은 RNA-DNA 인터페이스에서 새로운 안정화 상호작용을 형성하는 것으로 확인됐다.

이번 연구는 구조 기반 설계 전략이 어떻게 자연계에 존재하지 않는 활성 유전자 편집 효소를 생산할 수 있는지를 입증하며, 크리스퍼 유전자 편집 기술의 범위를 확장할 새로운 가능성을 열었다는 평가를 받는다.