어떻게 신종 코로나바이러스를 이겨낼 수 있을까요?
우리가 가지고 있는 최고의 도구를 사용하면 됩니다
바로 과학과 기술이죠.
제 연구소에서는 인공지능과
합성생물학을 사용해
이 판데믹을 더 빨리 이겨낼 수 있도록 하고 있습니다.
원래 이 프로젝트의 목표는
항성물질 내성 문제를 해결하는 것이었습니다.
이 프로젝트는 머신 러닝을 이용해
항생물질을 다시 확보하고
전세계를 초토화시킬 포스트 항생제 시대를 막는 것이었습니다.
중요한 것은 이 똑같은 기술이
현재 판데믹을 종식시킬 수 있는
항생물질을 찾는데 도움을 줄 수 있다는 것입니다.
머신 러닝은 의약 개발의 전통적인 모델을
완전히 바꾸어놓고 있습니다.
이 접근방식은
이미 존재하는 수 천 개의 물질이
효과가 있는지
연구실에서 하나 하나 실험하는 대신
그에 비해 훨씬 많은 양인 합성 가능한 모든 물질을
컴퓨터가 한꺼번에 확인하게 할 수 있습니다.
따라서 모래사장에서 바늘을 찾는 것이 아니라
대형 자석이라고 할 수 있는 컴퓨터의 힘을 이용해
여러 개의 바늘을 여러 모래사장에서 동시에 찾을 수 있게 하는 것입니다.
이미 조기 성공한 사례가 있습니다.
최근에는 머신 러닝을 이용해 새로운 항생 물질을 찾았습니다.
이는 SARS-CoV-2 감염과 동시에 이루어질 수 있는
박테리아 감염을 막아줍니다..
두 달 전 TED의 Audacious Project가 저희에게 재정 지원 허가를 내려 주셨는데
이를 통해 일의 스케일을 훨씬 증대시킬 수 있게 되었습니다.
우리의 목표는 전세계 가장 치사율이 높은 7개의 병균체를 치료할 수 있는
7 개의 새로운 항생제를
7년 내에 찾는 것입니다.
배경 지식을 좀 드리겠습니다.
지난 30년 동안 발견된
새로운 항생물질의 수는 0개입니다.
새로운 항생물질을 찾는 것이 중기 목표이긴 하지만
신종 코로나 바이러스는 지금 마주하고 있는 엄청난 위험입니다.
오늘 제가 하고자 하는 말은 이 기술을 사용해서
이 바이러스를 이길 수 있는 치료법을 찾을 수 있다는 것입니다.
그럼 어떻게 할 수 있을까요?
일단 우리는 훈련용 화학물질 라이브러리를 만들어
공동 연구자들과 함께 이 분자들을 SARS-CoV-2에 감염된 세포에 노출시켜
이 중 효과적인 활동을 보이는 물질이 있는지 연구하고 있습니다.
이 데이터는 머신 러닝 모델을 훈련시키는 데 사용될 것입니다.
이 모델은 수십억 개의 물질을 담은 시뮬레이션 라이브러리에 적용되어
이 중 잠재적인 신항생물질을 찾아낼 것입니다.
상위 예측 결과를 합성하고 실험해서
가장 가능성이 높은 후보들은 임상 실험으로 보낼 것입니다.
불가능할 것 같은가요?
그렇지 않습니다.
항생제 AI 프로젝트는 우리의 개념 증명 연구에서 비롯되어
할로신이라는 새로운 광역항생물질을 찾아내는데
큰 기여를 했습니다.
할로신은 치료불가한 전내성 감염을 포함한
거의 모든 항성물질 내성 병원균에
강력한 항균력을 보입니다.
또한 중요한 것은 현재 존재하는 항생제와는 달리
박테리아가 할로신에 내성을 가지게 되는 경우는
굉장히 적습니다.
우리는 박테리아가 할로신에 대한 내성을 가지게 되는 것을
시프로와 비교해서 연구했습니다.
시프로의 경우
하루만에 내성이 생긴 것을 발견했습니다.
할로신의 경우
하루가 경과했을 때 내성이 생기지 않았습니다.
놀랍게도 30일 후에도
내성이 생기지 않았습니다.
이 시범 연구에서 우리는 먼저 대장균에 2,500개의 물질을 실험했습니다.
이 훈련에는 시프로와 페니실린 등
이미 알려진 항생제와
항생제가 아닌 의약품도 포함되어 있었습니다.
우리는 이 데이터를 사용해 모델이
항균력을 가진 물질의 특성을 배우도록 했습니다.
우리는 이 모델을 몇 천개의 물질들이 들어있는
신약재창출 라이브러리에 적용시켰습니다.
우리는 이 모델이 기존 항생제와는 다르게 생겼지만
항균력을 가지고 있으리라고 예측되는
물질을 찾아내게 했습니다.
흥미롭게도 그 요건을 충족하는 물질은 하나밖에 없었습니다.
바로 할로신이었습니다.
할로신은 기존의 그 어떤 항생제와도 다르게 생겼기 때문에
항생제 전문가를 포함한 인간은
절대로 할로신을 찾아내지 못했을 겁니다.
우리가 이 기술을 SARS-CoV-2에 적용시킨다면
수많은 것들을 해낼 수 있을 것입니다.
그뿐만이 아닙니다.
우리는 합성생물학도 사용하고 있습니다.
유전자와 다른 세포질 조직을 변형시켜
코로나19를 이겨내는 등 사람들을 위한 일을 하는 것입니다.
지금 우리는 빠른 진단 검사가 될 수 있는
마스크를 개발하는 중에 있습니다.
어떻게 그럴 수 있을까요?
우리는 최근 살아있는 세포에서
세포 조직을 꺼내 RNA센서와 함께 종이에 건조동결시켜
에볼라나 지카 바이러스 등을 위한
저가 진단법을 만들 수 있다는 것을 보여드렸습니다.
이 센서들은 예를 들면 피나 침 등
환자의 샘플로 재수화되면 활성화됩니다.
사실 이 기술은 종이 뿐만 아니라
천과 같은 다른 소재에도 적용이 가능합니다.
코로나19 판데믹을 위해
우리는 바이러스를 발견할 수 있는 RNA 센서를 만들어
필요한 세포 조직과 함께 마스크 천 속에
동결건조시키고 있습니다.
숨만 쉬어도
그에 따라 나오는 수증기 때문에
센서가 활성화될 수 있습니다.
SARS-CoV-2 감염자라면
마스크가 형광 시그널을 보낼 것이고
이는 간단하고 저렴한 휴대 기계로 확인할 수 있습니다.
따라서 한 두 시간 내에 환자를
안전하게 원격으로 정확하게 진단할 수 있습니다.
우리는 또한 합성생물학을 이용해
코로나19의 백신 후보를 만들고 있습니다.
우리는 백년 가까이 결핵 백신으로 사용된
BCG 백신을 재창출하고 있습니다.
이 백신은 약독주인데
SARS-CoV-2 항원을 만들어내도록 하고 있습니다.
그렇게 되면 면역 체계가
항체를 만들어낼 것입니다.
중요한 점은 BCG가 확장, 축소가 가능하며
지금까지 알려진 가장 안전한 백신들 중 하나라는 점입니다.
우리는 합성생물학과 인공지능을 이용해
신종코로나바이러스를 이겨낼 수 있습니다.
아직은 초기 단계지만 가능성은 확실합니다.
인간의 지혜와 수퍼버그 유전자 사이의 전쟁에서
과학과 기술은 우리에게 중요한 이점을 안겨줄 것입니다.
우리는 이겨낼 것입니다.
감사합니다.