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사람들은 시, 소설, 보고서 등 글쓰기, 그림 그리기, 알고리즘 코딩 등 창작의 세계가 그동안 인간에게만 허락된 별도의 영역이라 알고 있었다. 그런데 AI(인공지능)의 발전과 함께 이제는 진화한 AI가 스스로 창작의 영역을 넘보는 시대가 되었다. 생성형 AI(Generative AI)의 등장은 인간에게 어떤 의미가 있으며 우리의 미래에 어떤 영향을 미칠지 가늠하기 쉽지 않지만, 생성형 AI는 이미 여러 분야에서 현실로 나타나 적용되고 있다. 우리에게 성큼 다가온 생성형 AI의 시장현황, 다양한 이슈와 관심 사항 등을 살펴보기로 하자. <편집자 주>
[뉴스투데이=최봉 산업경제 전문기자] 많은 연구자들은 알파폴드(AlphaFold)와 알파폴드의 영감을 받은 다른 AI 도구가 의학, 생명과학 등을 변화시킬 것으로 기대하고 있다.
새로운 백신의 토대를 마련하는 과학자들은 알파폴드가 매우 유용하며 경우에 따라서는 판도를 바꿀 수도 있다는 사실을 발견하고 있다.
하지만, 알파폴드가 안전한 의약품을 개발하는 데 드는 높은 비용과 다단계 과정을 어떻게 간소화할지, 실제로 그럴 수 있을지는 아직 명확하지 않다.
그럼에도 불구하고 오픈소스 알파폴드는 COVID-19 발병(SARS-CoV-2)의 단백질 구조 예측을 포함하여 실제 사용 사례를 찾는 데 광범위하게 사용되었다(AIM, 2024.2.28.).
이번 편에서는 알파폴드의 흥미로운 실제 적용 사례 몇 가지를 살펴보겠다.
• 말라리아 백신 개발 진전
옥스퍼드 대학교의 생화학자이자 분자생물학 교수인 매튜 히긴스(Matthew Higgins)는 알파폴드를 사용하여 말라리아 백신 개발을 진행하고 있다. 이 백신은 포괄적인 보호를 위해 여러 감염 단계를 표적으로 삼는다.
연구팀은 알파폴드를 사용하기 전까지 핵심 단백질인 ‘Pfs48/45’의 구조를 이해하는 데 어려움을 겪었다. 알파폴드의 예측을 기존 방법과 결합하여 단백질의 작용을 명확히 밝혀 백신 설계에 도움을 주었다.
히긴스는 알파폴드의 부정확성을 인정하면서도 다른 기술과의 협업을 강조한다. 그는 알파폴드가 새로운 단백질 설계에서 백신 개발을 향상시키는 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
이러한 AI 도구의 통합은 프로젝트를 기초 과학에서 임상 단계로 전환하여 효과적인 말라리아 백신의 잠재력을 제공한다.
• 유전자 치료 전달
과학자들은 애벌레의 장(腸)내에 서식하는 특정 박테리아의 놀라운 능력을 활용하여 인간 세포에 단백질을 주입할 수 있도록 조정함으로써 놀라운 돌파구를 마련했다. 이 획기적인 기술은 유전자 편집을 포함한 치료용 단백질을 전달할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
과학자들은 알파폴드를 사용해 주입기의 꼬리 섬유를 변형함으로써 인간 세포에 성공적으로 부착하여 정밀한 단백질 전달에 성공했다.
연구자들은 알파폴드 AI를 활용하여 암세포를 표적으로 하는 꼬리 섬유로 나노 주입기를 수정하여 암세포는 정확하게 제거하면서 다른 세포는 살려냈다.
태그 기술을 통해 독소와 유전자 편집 효소 ‘Cas9’을 주입기에 탑재하여 인간 세포에 넣으면 세포 사멸 또는 유전자 편집을 유발할 수 있었다. 이 적응 가능한 방법은 다양한 단백질 로딩과 용량 증가에 대한 잠재력을 보여준다.
아직 초기 단계이지만 연구자들은 현재 DNA/RNA 운반효율과 양을 적정화하는 작업을 진행하고 있다. 이 연구는 표적 유전자 치료를 위한 주사기를 맞춤화하는 데 있어 알파폴드의 역할을 보여준다.
• 항생제 내성 표적화
콜로라도 볼더 대학교의 과학자들은 항생제 내성 메커니즘 자체를 표적으로 삼아 이에 대응하는 데 알파폴드를 사용하고 있다. 기존의 방법으로는 내성을 일으키는 효소 구조를 이해하는 데 어려움을 겪었다.
알파폴드의 빠르고 정확한 단백질 구조 예측은 10년 분량의 데이터를 단 몇 분 만에 밝혀냈다. 이러한 구조에 대한 이해는 내성을 차단하고 항생제 효과를 보존할 수 있는 길을 열어줄 수 있다.
이 연구자들은 항생제 내성 감염에 대처하는 데 있어 알파폴드의 잠재력을 강조한다.
• 소외된 질병 퇴치
딥마인드(DeepMind)는 샤가스병(Chagas disease), 수면병, 리슈마니아증(Leishmaniasis)과 같은 개발도상국의 치명적인 소외 질환을 해결하기 위해 비영리 단체인 ‘소외 질환을 위한 약물 이니셔티브(DNDi: Drugs for Neglected Diseases initiative)’와 협력하고 있다.
이미 수면병에 대한 새로운 치료법을 찾는 데 상당한 성공을 거두었다. 특히 환자 20명 중 1명이 사망하는 독성 물질인 멜라소프롤(melarsoprol)을 안전한 약물인 펙시니다졸(fexinidazole)로 대체하여 새로운 표준 치료법으로 자리 잡게 했다(AIM, 2024.2.28.).
다음 편에서도 이어서 제약회사와의 협업을 통한 알파폴드의 활약상을 소개하겠다.
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