"자연엔 없는 효소"… AI, 더 강력한 CRISPR 설계 성공

인공지능(AI)이 설계한 합성 '분자 가위'가 자연계에 존재하는 효소보다 더 뛰어난 유전자 편집 성능을 보이는 성과가 나왔다.

바이오 전문매체 바이오인(bioin)은 23일 2020년 노벨화학상 수상자인 제니퍼 다우드나 미국 UC버클리 교수 연구팀이 이 같은 연구 결과를 국제학술지 '사이언스(Science)'에 발표했다고 전했다. 이번 연구는 AI 유도 설계와 RNA 유도 뉴클레이스라는 두 혁신 분야를 결합한 사례로 평가된다.

크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 기술은 '가이드 RNA'가 '분자 가위' 역할을 하는 뉴클레이스 효소를 특정 DNA 부위로 이끌어 유전정보를 편집하는 원리다. 하지만 기존 뉴클레이스는 아미노산 서열을 조금만 바꿔도 기능을 잃는 경우가 많아 성능 개선에 한계가 있었다.

연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 AI를 활용했다. AI 역단백질접힘(inverse protein-folding) 모델인 'ESM-IF1'에 진화 정보를 결합해 자연계에는 없지만 활성을 유지하는 새로운 뉴클레이스 후보군을 설계했다.

연구팀은 크리스퍼-Cas12의 조상 격인 'TnpB' 뉴클레이스를 대상으로 AI 설계를 검증했다. 그 결과, AI가 만든 일부 합성 뉴클레이스는 자연 상태의 효소보다 더 효율적으로 유전자를 편집하는 것으로 확인됐다.