“AI가 발굴한 새 항생제, 내성 문제 해결할 것”

제임스 콜린스 MIT 의료공학 및 과학연구소(IMES) 교수 ‘MIT-코리아 컨퍼런스’ 강연
항생제 내성 문제 심각...2050년까지 1000만명 숨질 수도
“AI로 대장균 죽이는 후보물질 발견...7개 새 물질 찾을 것”

“항생제 내성균은 인류를 위협하는 심각한 문제입니다. AI(인공지능) 기술의 일종인 딥러닝를 활용해 7년간 7개의 새 항생제 후보물질을 만드는 게 목표입니다”

제임스 콜린스 매사추세츠공대(MIT) 의료공학 및 과학연구소(IMES) 교수는 28일 서울 중구 웨스틴조선호텔에서 열린 ‘MIT-코리아 콘퍼런스’에서 “항생제가 통하지 않는 내성균이 점점 늘어나고 있지만, 내성에 대응하는 새로운 항생제는 아직까지 없다”며 “MIT 연구팀은 현재 머신러닝과 AI 기술을 접목해 빠르고 정확하게 후보물질을 찾아내는 연구를 진행 중”이라고 말했다.

이번 콘퍼런스는 한국제약바이오협회가 MIT 산학협력프로그램(ILP)과 함께 주최하는 세 번째 행사로 첫 대면 행사로 진행됐다. MIT의 ILP는 헬스케어, 정보통신기술 부문 산학 연계 프로그램이다. 한국제약바이오협회는 지난 2020년 6월 컨소시엄 형태로 가입했다.

콜린스 교수는 이날 행사에서 ‘AI를 활용한 새로운 항생제 개발’에 대한 최신 현황을 소개했다. 애초 현장에 직접 참석할 예정이었지만, 윤석열 대통령의 방미 일정에 합류하게 되면서 이날 행사에선 비대면으로 참석해 강연을 진행했다. 전날 보스턴으로 이동한 윤 대통령은 28일(현지 시각) MIT를 찾아 석학들과 만날 예정이다.

콜린스 교수는 생명체의 유전자를 변형해 특정 물질을 생산하는 기술을 연구하는 합성생물학의 권위자로 꼽힌다. MIT와 하버드대가 공동으로 설립한 브로드연구소의 핵심 연구자로 활동하고 있다. 콜린스 교수 연구진이 개발한 특허 기술은 25여개의 바이오벤처와 제약사에 기술이전돼 활용되고 있다.

과학자들은 내성균이 계속 늘어날 경우 2050년까지 전 세계 1000만명의 사망자가 나올 수 있다는 관측하고 있다. 이에 15년 전부터 항생제 내성 문제에 관심을 가져온 MIT연구팀은 지난 2020년 내성을 가진 슈퍼 박테리아를 죽일 수 있는 강력한 항생제인 ‘할리신(halicin)’을 개발했다. 콜린스 교수는 “인체에 가장 흔한 세균 중 하나인 대장균을 죽이는 효과적인 분자 구조를 찾는 AI 플랫폼을 만들었다”며 “이 AI에 항균 능력을 가진 2500여개 분자를 학습시켜 6000개 화합물 데이터 허브에서 테스트한 결과 대장균을 효과적으로 죽이는 후보물질 ‘할리신’을 찾아냈다”고 말했다.

콜린스 교수는 “할리신을 단독 요법으로 내성 대장균을 빠르게 죽이는 것을 확인했다”며 “기존 항생제 중에선 2%만이 내성균을 죽이는 효과를 보였다”고 말했다. 콜린스 교수는 이어 “기존 항생제는 1~3일 이내에 내성이 나타난 반면 할리신은 30일 동안 내성이 나타나지 않았고, 4~5일 후엔 독성을 없앤다는 것도 확인했다”고 덧붙였다.

콜린스 교수는 “기존의 신약개발 보이지 않는 ‘블랙박스’ 방식으로 작용 기전을 모르는 상태에서 약물이 어떻게 적용되는지를 추론해야 했지만, AI를 활용하면 ‘화이트박스’의 방식으로 새로 발견된 항생제의 분자가 작용하는 원리를 확인할 수 있다”고 말했다.

콜린스 교수팀은 향후 7년에 거쳐 아시네토박터 바우마니균, 황색포도알균, 대장균, 폐렴막대균, 녹농균, 임질구균, 결핵균을 표적하는 새 항생제를 개발한다는 목표도 내놨다.

콜린스 교수는 “유전자를 제어하는데 가장 중요한 역할을 하는 리보핵산(RNA) 구조도 AI 플랫폼을 활용해 개발할 예정”이라며 “효과 높은 항생제를 만들기 위해 유의미한 예측 시스템을 만들겠다”고 말했다.

조선비즈

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