AI는 몇 초 만에 암과 항생제 내성에 맞서는 단백질을 생성합니다.

AI는 단백질 생성 방식을 혁신하여 호주 연구원들이 수년이 아닌 단 몇 초 만에 실험실에서 생성된 분자를 이용해 슈퍼박테리아를 박멸할 수 있도록 돕고 있습니다. 출처: Shutterstock

작년 한 해 동안 AI가 개발한 단백질이 급증했는데, 이 단백질들은 결국 뱀 물림부터 암까지 모든 질병 치료에 사용될 것입니다. 과학자가 특정 질병에 맞는 맞춤형 단백질을 개발하는 데 보통 수십 년이 걸리던 작업이 이제는 단 몇 초 만에 완료될 수 있습니다.

호주 과학자들은 인공지능(AI)을 사용하여 최초로 즉시 사용 가능한 생물학적 단백질을 만들어냈습니다. 이 경우 대장균과 같은 항생제 내성 박테리아를 죽일 수 있는 단백질입니다.

네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재된 이 연구는 항생제 내성 슈퍼박테리아로 인한 위기가 심화되는 상황에 대처할 새로운 방안을 제시합니다. 이러한 방식으로 AI를 활용함으로써 호주 과학계는 미국과 중국과 같은 국가들과 어깨를 나란히 하게 되었으며, 수천 개의 즉시 사용 가능한 단백질을 신속하게 생성할 수 있는 AI 플랫폼을 개발하여 생물의학 연구와 환자 치료에 혁신을 가져올 더 빠르고 저렴한 약물 개발 및 진단 기술의 길을 열었습니다.

Nature Communications 논문은 멜버른 대학교 Bio21 연구소와 Monash Biomedicine Discovery Institute의 노드와 함께 새로운 AI 단백질 설계 프로그램을 이끄는 Snow Medical Fellow이자 Rhys Grinter 박사와 Gavin Knott 부교수가 공동으로 이끌었습니다.

그린터 박사와 노트 부교수에 따르면, 이 연구에 사용된 AI 단백질 설계 플랫폼은 작년 노벨 화학상 수상자인 데이비드 베이커의 연구를 모델로 한 호주 최초의 플랫폼으로, 다양한 단백질을 생성할 수 있는 엔드 투 엔드(end-to-end) 접근법을 개발했습니다. 노트 부교수는 "이러한 단백질은 현재 의약품, 백신, 나노소재, 소형 센서 등으로 개발되고 있으며, 아직 시험되지 않은 다른 많은 응용 분야가 있습니다."라고 말했습니다.

이 연구를 위해 AI 단백질 설계 플랫폼은 전 세계 과학자들이 무료로 이용할 수 있는 AI 기반 단백질 설계 도구를 사용했습니다. 이 연구에서 대부분의 실험 작업을 수행한 박사 과정생 다니엘 폭스는 "전 세계가 이러한 도구를 활용할 수 있도록 단백질 설계를 민주화하는 것이 중요합니다."라고 말했습니다. "이러한 도구와 저희가 자체 개발 중인 도구를 사용하여 특정 표적 부위나 리간드에 결합하는 단백질을 억제제, 작용제 또는 길항제로 설계하거나, 활성과 안정성이 향상된 효소를 설계할 수 있습니다."

그린터 박사에 따르면, 현재 암이나 감염과 같은 질병 치료에 사용되는 단백질은 자연에서 유래하여 합리적 설계나 시험관 내 진화 및 선택을 통해 재활용되고 있습니다. "이러한 새로운 딥러닝 기법은 특정 특성과 기능을 가진 단백질의 효율적인 드노보(de novo) 설계를 가능하게 하여 비용을 절감하고 새로운 단백질 결합제와 효소의 개발을 가속화합니다."라고 그는 말했습니다.

데이비드 베이커의 연구 이후, Bindcraft와 Chai와 같은 새로운 도구와 소프트웨어가 개발되었고, 이는 Grinter 박사와 Knott 부교수가 공동으로 이끄는 AI 단백질 설계 플랫폼에 통합되었습니다.

모나쉬 생물의학 발견 연구소 소장인 존 캐럴 교수는 새로운 AI 단백질 설계 프로그램이 "호주를 새로운 치료법과 연구 도구를 설계하는 이 흥미진진한 새로운 방식에 대한 최신 정보를 제공합니다. 이는 이 역량을 처음부터 구축하기 위해 밤낮으로 노력해 온 두 명의 훌륭한 젊은 과학자의 기업가 정신을 보여주는 증거입니다."라고 말했습니다.

"모나쉬 대학교와 멜버른 대학교에 기반을 둔 이 프로그램은 설계 과정을 처음부터 끝까지 완벽하게 이해하는 유능한 구조 생물학자와 컴퓨터 과학자들로 구성된 팀에 의해 운영됩니다. 단백질 구조와 머신러닝에 대한 이러한 심층적인 지식 덕분에 저희는 AI 단백질 설계에 최첨단 도구를 정기적으로 도입할 수 있는 매우 민첩한 프로그램을 갖추고 있습니다."라고 노트 부교수는 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250710113152.htm