AI가 설계한 신종 바이러스, 스탠퍼드·Arc Institute 'Evo' 모델로 첫 성공

인공지능이 자연에 존재하지 않는 완전히 새로운 바이러스를 설계하는 데 성공했다. 스탠퍼드 대학교와 Arc Institute 연구진이 개발한 유전체 언어모델 'Evo'가 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스)의 유전체를 처음부터 새로 설계했고, 이 중 일부는 실제로 작동하는 것으로 확인됐다. 이는 AI가 완전한 생물학적 게놈을 설계해 실제로 기능하게 만든 최초의 사례로 평가된다.

배경

이번 연구를 이끈 것은 스탠퍼드 대학교의 계산생물학자 브라이언 하이(Brian Hie)와 팔로알토 소재 Arc Institute 연구진이다. 이들이 개발한 Evo 1, Evo 2 모델은 마치 ChatGPT 같은 대형언어모델이 방대한 텍스트 데이터를 학습하듯, DNA를 구성하는 A·C·G·T 염기서열 데이터를 대규모로 학습했다.

연구팀은 이 모델을 이용해 약 300개의 후보 바이러스 게놈을 생성했고, 이 가운데 16개가 실제로 작동하는 것으로 나타났다. 설계의 기준점으로는 1977년 세계 최초로 DNA 게놈 서열이 분석된 유명한 박테리오파지 'ΦX174(파이엑스174)'가 사용됐다. AI가 생성한 일부 파지는 ΦX174보다 더 빠르게 대장균(E. coli)을 제거하는 성능을 보였다.

해당 연구 결과는 "Generative design of novel bacteriophages with genome language models"라는 제목의 논문으로 2025년 9월 프리프린트 서버 bioRxiv에 공개됐으며, 아직 동료 심사(peer review)를 거치지 않은 상태다.

영향

이번 성과는 합성생물학과 의료 분야에 상당한 파급력을 가질 것으로 보인다. AI가 설계한 파지들은 기존 균주가 감염시키지 못했던 항생제 내성 대장균 균주 3종에 대해서도 빠르게 저항성을 극복하는 능력을 보였다. 이는 항생제 내성 박테리아 감염 치료를 위한 '파지 치료법(phage therapy)' 개발을 가속화할 잠재력이 있음을 시사한다.

또한 항생제 생산이나 플라스틱을 분해하는 미생물을 만드는 등 미생물 제조 공정 전반에도 AI 기반 설계가 활용될 수 있다는 전망이 나온다. 다만 AI가 병원체 수준의 생물학적 개체를 설계할 수 있다는 사실 자체가 생물안전(biosafety) 논쟁을 촉발하고 있다.

향후 전망

연구진은 안전을 고려해 인체에 감염되는 바이러스 병원체 데이터로는 모델을 훈련시키지 않았다고 밝혔다. 존스홉킨스 블룸버그 공중보건대학원의 미생물학자 킴벌리 데이비스(Kimberly Davis)는 "AI가 생성한 파지의 활용은 엄격하게 통제되어야 한다(the use of AI-generated phages would need to be tightly controlled)"고 강조했다.

앞으로는 박테리오파지보다 더 복잡한 게놈을 AI가 해석하고 설계할 수 있을지, 그리고 이를 질병 치료제 개발에 어떻게 안전하게 접목할 수 있을지가 관전 포인트가 될 전망이다. 아직 동료 심사 전 단계인 만큼, 학계의 검증 절차와 규제 논의도 함께 주목해야 한다.

자주 묻는 질문

Q. Evo는 어떤 AI 모델인가? 스탠퍼드 대학교와 Arc Institute가 개발한 유전체 언어모델로, DNA 염기서열 데이터를 대규모로 학습해 새로운 유전체를 생성할 수 있다.

Q. AI가 만든 바이러스는 안전한가? 연구진은 인체 병원체 데이터를 학습에서 배제했으며, 전문가들은 이러한 기술의 활용이 엄격한 통제 아래 이뤄져야 한다고 강조하고 있다.

Q. 이 기술은 어디에 활용될 수 있나? 항생제 내성 박테리아 감염 치료를 위한 파지 치료법 개발, 항생제 생산 및 플라스틱 분해 미생물 제작 등 합성생물학 전반에 활용될 가능성이 있다.

출처 - https://news.google.com/rss/articles/CBMiWkFVX3lxTE5LNUZxOFlLRVNUTFI1UGpzVk16V003ZnVMLUQ1ZjZSd2M3VVhmU0V5c3JVUUczMVhRVGVuUmdZRVo1R1RxampkUTRBdkhVeHlLZkZyOGFHX3RXZw?oc=5