AI가 바이러스도 설계…자연에 없던 신종 박테리오파지 탄생

인공지능(AI)을 이용해 자연계에 존재하지 않는 새로운 기능성 바이러스를 설계하고 만들어내는 데 세계 최초로 성공했다. 지난 12일 중국 바이오 전문매체 바이오온은 국제학술지 '사이언스(Science)'에 지난 6일 게재된 논문을 인용해 이같이 보도했다.

해당 연구는 브라이언 L. 히(Brian L. Hie)가 이끄는 미국 스탠퍼드대학교 연구팀이 수행했다. 연구팀은 '에보(Evo) 1'과 '에보(Evo) 2'로 명명된 게놈 언어 모델을 활용했다. 이 AI 모델은 방대한 DNA 데이터를 학습해 마치 챗GPT가 인간의 언어를 배우듯 유전체의 진화적 규칙을 스스로 터득한다.

연구팀은 자연계에 존재하는 박테리오파지 'ΦX174'를 기본 틀로 삼아 AI에게 수천 개의 새로운 파지 유전체 설계를 맡겼다. 이 중 약 300개를 실제로 합성해 실험한 결과, 16종의 활성 박테리오파지를 확보했다.

이렇게 탄생한 AI 파지는 기존에 알려진 어떤 자연 파지와도 다른 유전적 특성을 보였다. 완전히 새로운 돌연변이와 유전자, 조절 부위를 가졌으며, 한 파지는 진화적으로 거리가 먼 다른 파지의 DNA 포장 단백질을 활용하는 독특한 구조를 나타냈다.

특히 AI가 설계한 파지 혼합물은 기존 ΦX174에 내성을 가진 대장균을 빠르게 극복하는 데 성공했다. 이는 자연 유래 파지 혼합물로는 불가능했던 결과로, 항생제 내성 슈퍼박테리아 문제 해결의 실마리를 제공한다.

연구팀은 이번 성과가 합성 유전체학의 새로운 패러다임을 열었다고 평가했다. 다만 현재 기술은 약 5kb(킬로베이스) 크기의 작은 파지 유전체에 국한되며, 향후 더 복잡한 유전체 설계에는 기술적, 윤리적 과제가 남아있다고 덧붙였다.