새로운 컴퓨터 언어, 숨겨진 오염 물질 발견에 도움

생물학자와 화학자들은 이전에 알려지지 않았던 환경 오염 물질을 엄청난 속도로 밝혀낼 수 있는 새로운 프로그래밍 언어를 개발했습니다. 코딩 작업도 필요 없습니다. 이 도구는 방대한 화학 데이터세트 검색을 더욱 쉽게 만들어줌으로써, 눈에 보이지 않는 독성 화합물을 이미 식별해 냈습니다.

질량 분석 데이터는 화학 지문과 같아서 과학자들에게 공기, 물, 혈액과 같은 샘플에 어떤 분자가 얼마나 함유되어 있는지 보여줍니다. 물 속 오염 물질부터 신약의 화학 물질까지 모든 것을 식별하는 데 도움이 됩니다.

UC 리버사이드에서 개발된 Mass Query Language(MassQL)는 질량 분석 데이터 검색 엔진과 같은 기능을 제공하여 연구자들이 고급 프로그래밍 기술을 필요로 하는 패턴을 찾을 수 있도록 지원합니다. 이 언어에 대한 기술적 세부 사항과 공공 수로에서 난연성 화학물질을 식별하는 데 어떻게 도움이 되었는지에 대한 사례는 Nature Methods 저널의 새로운 논문에 기술되어 있습니다.

"우리는 일반적으로 컴퓨터 과학자가 아닌 화학자와 생물학자에게 몇 달 또는 몇 년 동안 코딩을 배우지 않고도 원하는 대로 데이터를 마이닝할 수 있는 능력을 제공하고 싶었습니다."라고 이 언어를 만든 UCR 컴퓨터 과학 조교수인 밍쉰 왕이 말했습니다.

이 언어의 효과를 입증하기 위해, 현재 UC 샌디에이고에 재학 중인 UCR 박사후 연구원 니나 자오는 MassQL을 사용하여 대중에게 공개된 전 세계 물 시료의 질량 분석 데이터를 면밀히 분석했습니다. 그녀는 난연제에 일반적으로 함유된 유기인산 에스테르를 찾고 있었습니다.

"이 데이터에는 말 그대로 수십억 개의 분자 측정값이 있습니다. 수동으로 검토할 수는 없습니다."라고 왕은 말했습니다. "하지만 이 언어는 어떤 의미에서 이러한 화학 물질에 대한 필터 역할을 해서 수천 개의 화학 물질을 걸러냈습니다."

그들은 물 샘플에서 알려진 화학 물질을 발견했을 뿐만 아니라, 이전에 설명되거나 목록화된 적이 없는 유기인산염 화합물과 시간이 지남에 따라 유기인산염이 분해되어 생성되는 일부 화학 물질도 발견했습니다.

"이러한 화학 물질은 인간과 동물의 건강, 그리고 전체 생태계에 많은 문제를 일으킬 수 있습니다. 난연제나 가소제로 사용되도록 설계되었지만, 내분비계와 성 기능에 장애를 일으키고 심혈관 질환을 유발할 수 있습니다."라고 자오는 말했습니다.

우리 환경에서 독성 화학 물질을 처리하거나 제거하기 위한 계획을 세우기 전에, 과학자들은 그 물질이 무엇인지 알아야 합니다. 바로 이 부분에서 MassQL이 자오와 같은 과학자들에게 도움을 줍니다.

"이 언어를 사용하면 공기, 토양, 물, 심지어 인체에 대한 모든 데이터에서 지금까지 검출된 모든 것을 추적할 수 있습니다. 무엇이 존재하든 그 안에 있는 화학 물질을 검색할 수 있습니다."라고 그녀는 말했습니다.

MassQL을 개발하는 데 있어 어려움 중 하나는 소프트웨어에서 사용할 용어의 정의에 대해 생명과학자들의 합의를 이끌어내는 것이었습니다. 왕은 "화학자와 컴퓨터 과학자 모두 이를 이해해야 하며, 소프트웨어는 이를 기반으로 작동할 수 있어야 합니다."라고 말했습니다.

이러한 이유로 약 70명의 과학자가 개발 단계에 참여했습니다. 그들은 모두 가장 중요한 정보 용어와 이를 MassQL 언어로 표현하는 방법에 대한 피드백을 제공했습니다.

연구팀은 또한 이 언어가 다양한 실제 상황에서 유용할 수 있음을 보여주고자 했습니다. 자오의 프로젝트 외에도, 이 논문에서는 MassQL을 적용할 수 있는 30개 이상의 응용 프로그램을 자세히 설명합니다.

샘플 사용 사례로는 알코올 중독의 표지자로서 지방산을 감지하는 것, 다가오는 항생제 내성 위기를 해결할 새로운 약물을 찾는 것, 박테리아가 서로 소통하는 데 사용하는 화학 물질에 대해 배우는 것, 놀이터에서 영원히 지속되는 화학 물질을 찾는 것 등이 있습니다.

과거에는 왕 씨는 다양한 종류의 애플리케이션에 맞는 데이터 패턴을 찾을 수 있는 소프트웨어에 대한 요청을 받았습니다.

"시간을 절약할 수 있는 뭔가를 할 수 있을 거라고 생각했어요."라고 그는 말했다. "여러 종류의 쿼리를 처리할 수 있는 하나의 언어를 만들고 싶었죠. 그리고 이제 우리는 그것을 해냈습니다. 이를 통해 어떤 발견이 있을지 기대됩니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250513172036.htm