인공지능(AI)으로 내성 박테리아 박멸 '항생제' 9시간 안에 설계 성공

 

 

美 연구팀, 인공지능 (AI) 내성 박테리아 박멸 '항생제' 9시간 안에 설계 성공

 

이나민社와 화합물 2개 선별해 합성… 동물실험 준비 중

 

미국의 한 연구팀이 인공지능(AI) 모델을 이용해 9시간 만에 기존 항생제에 내성이 생긴 미생물에 효과가 있는 항생제 신약 후보물질 설계에 성공했다. 향후 내성을 가진 '슈퍼 박테리아'에 대항할 항생제를 효과적으로 개발하는데 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다.

해당 연구 결과는 지난달 국제학술지 '네이처 머신 인텔리전스(Nature Machine Intelligence)'에 게재됐다.

미국 스탠퍼드대학교 의과대학 연구팀은 최근 실험실에서 신약 후보물질 합성이 가능한 화학식을 생성하는 새로운 생성형 AI(generative AI) 모델 '신스몰(SyntheMol)'을 개발했다고 밝혔다. 생성형 AI는 기존 문서와 오디오, 이미지 등 자료를 활용해 새로운 콘텐츠를 만들 수 있다.
 
 

 

 

 

연구팀은 이 모델을 활용해 '아시네토박터 바우마니(A. 바우마니)' 박테리아를 죽일 수 있는 신약 후보물질 6개의 화학식을 만들었다. 'A. 바우마니'는 항균제 내성 관련 사망을 일으키는 주요 병원균 중 하나이다.

기존에는 신약 후보물질을 설계하기 위해 연구자들이 분자 라이브러리를 뒤져 특정 병원체에 작용할 가능성이 높은 화합물을 일일이 식별했다. 후보 화합물 약 1억 개를 샅샅이 뒤져 결과를 도출해도 실제 항균 특성을 가진 화합물은 극히 일부였다.

연구팀은 AI 모델에 A. 바우마니균에 대한 다양한 항균 활성 데이터를 학습시킨 뒤, 항생제 후보물질을 발굴했다. 그 결과, 이 AI 모델은 약 9시간 만에 항생제 후보물질 화학식 약 2만 5000개를 생성했다.

이후 연구팀은 미생물을 죽일 가능성이 가장 높은 화합물 후보 70개를 선별해 우크라이나 화학 회사 에나민(Enamine)과 협력해 합성했다.

실험 결과, 에나민이 합성에 성공한 화합물 58개 중 6개는 A. 바우마니균 내성 균주뿐 아니라 대장균, 클렙시엘라 뉴모니아에, MRSA 등 항생제 내성을 보이는 다른 종류의 감염성 박테리아에도 항균 활성을 보였다.

특히 6개 화합물 중 2개는 물에 녹지 않아 생쥐를 대상으로 한 독성시험도 진행했다. 해당 화합물 모두 동물실험에서 안전성 문제는 없었다. 연구팀은 이후  A. 바우마니균에 감염된 생쥐를 대상으로 이 화합물이 체내에서 효과가 있는지 확인할 예정이다.
 

 
 

 

 

 

연구팀은 "6개 화합물은 서로 크게 다르며 기존 항생제와도 다르다. 이들의 항균 특성이 분자 수준에서 어떻게 작용하는지는 모르지만, 세부 사항을 연구하면 다른 항생제 개발과 관련된 일반적인 원리를 얻을 수 있을 것"이라고 기대했다.

제임스 조우 스탠퍼드대학교 의과대학 의생명데이터 교수는 "효과적인 약이 될 수 있는 분자는 많지만 아직 개발되지 않았거나 시험을 안 거친 후보물질이 많다"며 "AI를 사용해 자연계에 존재하지 않는 새로운 분자를 설계하고자 했다"라고 말했다.



●자료 출처 : 더바이오
https://www.thebionews.net/news/articleView.html?idxno=4140

美 연구팀, 'AI'로 내성 박테리아 박멸 '항생제' 9시간 안에 설계 성공