AI가 네안데르탈인 단백질에서 새 항생제 후보물질 찾았다

미국 펜실베이니아대 연구진이 오래전 멸종한 현생 인류의 친척인 ‘네안데르탈인’과 ‘데니소바인’의 단백질을 AI로 분석해 항생제로 쓰일 분자를 찾아냈다. 사진은 오스트리아 빈의 자연사 박물관에 전시된 네안데르탈인의 모습./위키미디어, Jakub Hałun

오래전 멸종한 현생 인류의 친척인 ‘네안데르탈인’과 ‘데니소바인’의 단백질을 AI로 분석해 박테리아를 죽일 수 있는 분자를 찾아낸 사례가 나왔다.

국제 학술지 네이처는 28일(현지 시각) “세자르 데 라 푸엔테 누네즈 미국 펜실베이니아대 화학및생체분자공학과 교수 연구진이 AI를 활용해 멸종된 네안데르탈인의 단백질에서 항생제 성분을 찾았다”고 밝혔다. 연구는 28일 국제 학술지 ‘셀 호스트 앤 마이크로브(Cell Host & Microbe)’에 실렸다.

30년 전부터 다양한 항생제가 쏟아져나오면서 항생제에 내성을 갖는 박테리아도 증가했다. 그러나 현재 항생제 개발은 새로운 돌파구를 찾지 못하고 있다. 이에 연구진은 멸종된 종에서 항균 특성을 가진 짧은 단백질인 ‘펩타이드’를 찾고, 이를 기반으로 새 항생제를 개발할 수 있을 것이라 예상했다.

연구진은 인간의 단백질에서 만들어질 수 있는 펩타이드를 예측하도록 AI 알고리즘을 훈련시켰다. 그리고 호모 사피엔스와 네안데르탈인, 데니소바인의 단백질 서열을 AI로 분석해 나올 수 있는 펩타이드들의 목록을 꾸렸다. 이어 기존 항균 펩타이드와 유사한 특성을 가진 펩타이드들을 추려냈다. 박테리아를 죽일 수 있을 만한 후보군을 추려낸 것이다.

이번 연구로 네안데르탈인의 단백질에서 1개, 데니소바인에서 1개, 호모 사피엔스에서 4개의 항생제 특성을 보이는 펩타이드를 얻었다. 각각의 펩타이드를 박테리아에 감염된 쥐에 투여하자 항생제 효능을 확인할 수 있었다. 일반적으로 새로운 항생제를 개발하는 데 3~6년이 걸리지만, AI를 활용해 약물 후보를 찾아 테스트하는 데 단 몇 주가 걸렸다.

이는 현생 인류의 문제를 해결하기 위해 과거 인류의 도움을 받는 셈이다. 연구진은 “가장 효율이 높았던 펩타이드 분자를 변형하면 효과적인 항생제를 만들 수 있다”며 “인간 감염을 치료하기 위한 새 약물을 개발하는 데 영감을 줄 수 있다”고 밝혔다.

참고 자료

Cell Host & Microbe, DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.07.001

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