AI 설계 박테리오파지, 항생제 내성 대장균 환자에 첫 투여…효과는 언제 판단할까

미국 바이오 스타트업 래디컬뉴메릭스가 인공지능(AI)으로 설계한 박테리오파지를 중증 세균 감염 환자에게 투여했다고 밝혔다. 뉴욕타임스는 10월 20일(현지시간) 이를 자연에 존재하지 않는 AI 설계 바이러스를 환자 치료에 사용한 첫 사례로 보도했다. 다만 환자에게 치료 효과가 나타났는지는 아직 확인되지 않았다.

박테리오파지는 세균을 감염시켜 죽이는 바이러스다. 항생제 내성균이 늘면서 대체 또는 보완 치료법으로 주목받지만, 파지마다 감염시킬 수 있는 세균의 종류가 제한적이다. 기존에는 환자에게 맞는 파지를 찾기 위해 여러 후보를 감염균에 일일이 시험해야 했다.

래디컬뉴메릭스는 이 선별 과정을 줄이기 위해 환자의 감염균에 맞는 파지를 AI로 설계하는 방법을 개발했다.

이번 환자는 알려진 모든 항생제와 박테리오파지에 저항성을 보이는 대장균에 감염돼 있었다. 연구진은 감염균 정보를 AI 모델 ‘옴니’에 입력하고, 대장균 표면에 붙도록 파지 T7의 유전자를 설계했다. T7은 다리처럼 생긴 돌기 6개로 세균 표면에 달라붙어 DNA를 세균 안으로 주입한다.

연구진은 AI가 설계한 유전체를 바탕으로 DNA를 합성해 새 파지를 만들었고, 실험실에서 목표 대장균을 감염시켜 죽이는 데 성공했다고 밝혔다.

옴니는 지난 6월 공개됐다. DNA 서열뿐 아니라 단백질 구조와 유전자 발현 조절에 관여하는 분자 정보도 학습한다. AI로 바이러스 유전체를 설계·구현한 별도의 연구도 있다. 아크 인스티튜트와 스탠퍼드대 연구진은 이보 1·2로 약 70만 개의 바이러스 유전체를 설계하고, 그중 285개를 합성해 대장균에 넣었다.

16개 유전체가 실제 바이러스를 만들었으며, 연구 결과는 지난 8월 국제학술지 ‘사이언스’에 공개됐다. 이 연구는 이번 환자 치료와는 별개다.

래디컬뉴메릭스는 안전성 검사를 거친 파지를 의료진에게 전달하고 미국 식품의약국(FDA)의 허가를 받아 투여했다고 설명했다. 그러나 환자의 상태와 구체적인 임상 정보는 공개하지 않았다. 이번 치료 관련 기술 보고서는 회사 홈페이지에만 공개됐고 동료평가나 학술지 게재를 거치지 않았다.

치료 효과와 안전성 모두 추가 검증이 필요하다.

치료에는 수일에서 수주가 걸릴 수 있고, 감염이 재발하는지 확인하려면 환자를 수개월간 관찰해야 한다. 웁살라대의 브랜던 베리힐 연구원은 실험실 결과만으로 실제 감염 억제 효과를 알 수 없다고 지적했다. 하버드대의 마이클 베임 부교수도 치료가 끝나고 파지의 특성을 검증할 때까지 판단을 유보하겠다고 밝혔다.

회사는 치료가 성공하면 환자 감염균에 맞는 파지 설계 시간을 단축할 수 있다고 기대했으며, 최고경영자 에릭 응우옌은 며칠 안에 설계할 수 있다고 말했다.