AI 유전체 설계로 번식 가능한 신종 파지 구현

스탠퍼드대와 아크 연구소 연구진이 인공지능으로 유전체를 설계해 자연계에 없던 박테리오파지 16종을 만들고, 이들이 실제로 번식한다는 사실을 확인했다. 연구 결과는 현지시간 6일 미국과학진흥협회가 발간하는 학술지 ‘사이언스’에 공개됐다. 교신저자는 브라이언 히 스탠퍼드대 화학공학과 조교수다.

연구진은 대장균만 감염시켜 파괴하고 인체에는 무해한 것으로 알려진 ‘ΦX174’를 설계의 기본 틀로 골랐다. 수백만 건, 약 9조 염기쌍 규모의 자연 유전체를 학습한 ‘이보 1·2’에 ΦX174와 유사 파지 자료를 추가해 후보 약 70만 건을 생성했다. 성공 가능성이 높은 약 300건을 화학적으로 합성한 결과, 기존 파지와 유전정보가 다른 16종이 번식에 성공했다.

이번에 설계된 파지의 유전체는 약 5천400 염기쌍이다. 살아 있는 세포 가운데 유전정보가 가장 적은 경우는 약 50만 염기쌍이며, 인간 유전체는 약 30억 염기쌍이다. 바이러스는 일반적인 의미의 생물로 분류되지 않지만, 연구진은 AI 유전체 생성 방식으로 더 복잡한 생물을 설계하는 작업도 많은 노력이 필요할 뿐 불가능하지는 않다고 보고 있다.

새 파지 일부를 섞은 조합은 자연 ΦX174에 내성을 지닌 대장균까지 빠르게 감염시켜 파괴했다. 비교 대상인 자연 ΦX174 유사 파지 혼합물에서는 같은 능력이 나타나지 않았다. 유전체 언어 모델이 진화 과정에 축적된 설계 원리를 학습해 새로운 유전체를 만드는 단계에 들어섰다는 의미가 확인된 한편, 생성형 AI로 전파력이나 치명성이 강한 바이러스를 설계할 가능성과 이를 통제할 생물안전·생물보안 체계가 마련되지 않았다는 우려도 커지고 있다.