챗GPT 닮은 생성형AI로 '유전자 가위' 만든다

세계 최초 AI 생성 오픈 소스 유전자 가위인 '오픈크리스퍼-1(OpenCRISPR-1) 구조. 프로플루언트바이오 홈페이지 캡처.

인공지능(AI) 기술을 적용해 버튼 하나를 누르면 ‘유전자 가위’를 설계할 수 있는 길이 열렸다. 유전자 가위는 유전자의 일부 염기를 제거하거나 삽입하는 교정을 통해 유전질환을 치료하는 기술이다. 

미국 생명공학회사 프로플루언트바이오 연구팀은 유전자 교정을 하는 데 사용되는 수백만 개의 단백질 염기서열 정보를 훈련한 생성형AI 도구이자 단백질 언어 모델인 ‘오픈크리스퍼-1’을 개발했다고 지난달 22일 생물학 논문 사전게재 사이트 '바이오아카이브(bioRxiv)'에 발표했다. 

텍스트를 학습한 후 콘텐츠를 생성하는 '챗GPT'처럼 오픈크리스퍼-1은 단백질 또는 유전체 서열에 대한 방대한 생물학적 데이터를 학습하고 새로운 유전자 가위를 생성할 수 있다. 

연구팀은 앞서 새로운 항균 단백질을 개발하기 위해 '프로젠(ProGen)'이라는 단백질 언어 모델을 사용한 적이 있다. 연구팀은 유전자 가위를 고안하기 위해 박테리아 및 기타 단세포 미생물이 바이러스를 방어하는 데 사용하는 수백만 개의 다양한 유전자 교정 시스템을 프로젠 최신판에 학습시켰다. 

이렇게 만든 오픈크리스퍼-1이 유전자 교정 기능을 제대로 수행하는지 확인하기 위해 연구팀은 3세대 유전자 가위인 '크리스퍼(CRISPR) 캐스9‘ 유전자가위에 속하는 200개 이상의 단백질 설계에 DNA 서열을 합성했다. 그 결과 오픈크리스퍼-1은 크리스퍼 캐스9의 효소만큼 표적 DNA 서열을 정확히 잘라냈으며 잘못된 위치에서 절단할 확률을 낮추는 효율성을 보였다. 

프로플루언트바이오는 오픈크리스퍼-1를 무료로 공개했다. 특허받은 일부 유전자 교정 도구와 달리 연구자들은 제한 없이 오픈크리스퍼-1을 사용할 수 있다.

[문세영 기자,김하은 인턴기자 moon09@donga.com,harp@donga.com]