AI 설계 파지 16종, 대장균 제거 능력 입증

미국 스탠퍼드대 연구진이 생성형 인공지능으로 전체 유전체를 설계한 바이러스를 실험실에서 합성해 정상적인 감염과 복제 능력을 확인했다. AI가 완전한 바이러스 게놈을 만든 첫 사례다. 완성된 신종 바이러스 16종은 특정 박테리아를 감염시키는 박테리오파지로, 대장균을 효과적으로 사멸했으며 인체에는 해를 끼치지 않는다.

연구진은 스탠퍼드대와 아크 인스티튜트, 엔비디아 등이 공동 개발한 DNA 언어 모델 ‘Evo1’과 ‘Evo2’를 활용했다. 두 모델은 단어 대신 바이러스와 박테리아, 식물, 인간의 유전정보를 학습해 유전자 배열을 예측한다. 연구진이 AI의 설계안 가운데 302개를 골라 합성한 결과 16개가 실제로 작동했다. 각 파지의 유전 코드는 약 5400개 염기쌍 규모다.

이번 성과는 자연계에 없는 생물학적 구조를 컴퓨터로 설계하는 합성생물학의 이정표로 평가된다. 연구팀은 세포 안에서 스스로 복제하고 기능하는 완전한 게놈까지 생성형 AI의 설계 범위가 확장됐다는 데 의미를 뒀다. 항생제로 다루기 어려운 내성균을 표적으로 삼는 치료제와 항생제 대체 물질을 개발하는 연구에도 기여할 수 있을 것으로 기대했다.

생물 안전과 안보를 둘러싼 우려도 제기됐다. 전문가들은 바이러스 게놈 설계 기술이 악용돼 새로운 질병을 만드는 일을 막을 구체적인 대책이 필요하다고 경고했다. 연구진은 학습 자료에서 인간 등 복잡한 유기체를 감염시키는 바이러스 정보를 제외하고, 무해한 파지만 보안 연구실에서 다뤘다. 가장 작은 단세포 생물의 게놈은 약 50만 개, 인간은 약 30억 개 염기쌍이다. 바이러스는 생명체로 분류되지 않아 살아 있는 세포의 유전체를 AI로 설계하려면 추가 기술 발전이 필요하지만, 연구진은 복잡한 유기체 설계도 불가능한 영역은 아니라는 입장이다.