SyntheMol 훈련 세트 화학 데이터 공간의 시각화 - 색상은 다양한 화학 공간의 라이브러리를 나타낸다(제공: K. Swanson 외)

맥마스터대학교와 스탠포드대학교의 연구원들은 실험실에서 저렴하고 쉽게 구축할 수 있는 수십억 개의 새로운 항생제 분자를 설계할 수 있는 SyntheMol이라는 새로운 생성 인공지능 모델을 발명했다.

최근 네이쳐 머신 인텔리전스(Nature Machine Intelligence) 저널에 발표된 새로운 연구에서 연구원들은 SyntheMol이 세계보건기구(WHO)가 세계에서 가장 위험한 항생제 내성 박테리아 중 하나로 확인한 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii)의 확산을 막기 위한 새로운 항생제를 설계할 수 있다고 보고했다.

아시네토박터 바우마니는 폐렴과 수막염을 일으키고 상처를 감염시켜 사망에 이르게 할 수 있다. 연구자들은 치료 옵션이 거의 남아 있지 않다고 말한다.

수백억 개의 유망한 분자에 접근

연구자들은 수백억 개의 유망한 분자에 빠르고 저렴하게 접근할 수 있는 생성 모델을 개발했다. 그들은 132,000개의 분자 조각 라이브러리에서 그림을 그렸다. 이 조각들은 레고 조각처럼 서로 맞물려 있지만 본질적으로 매우 다르다.

그런 다음 그들은 이러한 분자 조각을 13가지 화학 반응 세트와 상호 참조하여 가장 유망한 항균 특성을 가진 새로운 분자를 설계하기 위한 300억 개의 양방향 조각 조합을 식별할 수 있었다.

재핑 세계에서 가장 위험한 항생제 내성 박테리아

이 모델에 의해 설계된 각 분자는 차례로 독성을 예측하도록 훈련된 다른 AI 모델을 통해 공급되었다. 이 과정을 통해 아시네토박터 바우마니에 대해 강력한 항균 활성을 나타내는 6개의 무독성 분자가 생성되었다.

“Synthemol은 유망한 약물 후보가 될 새로운 분자를 설계할 뿐만 아니라 각각의 새로운 분자를 만드는 방법에 대한 레시피도 생성한다. 화학자들은 AI가 설계한 분자를 만드는 방법을 모르기 때문에 이러한 레시피를 생성하는 것은 새로운 접근 방식이자 게임 체인저이다.”라고 논문을 공동 집필한 스탠포드 대학의 생의학 데이터 과학 부교수인 제임스 조우(James Zou)는 말한다.

이 연구는 웨스턴 패밀리 재단(Weston Family Foundation), 캐나다 보건 연구소(Canadian Institutes of Health Research), 마르닉스(Marnix)와 메리 히싱크(Mary Heersink)의 일부 자금 지원을 받았다.