연세의대와 서울대공대 연구팀이 유전자 교정에 필수인 유전자 가위의 효과성을 예측하는 인공지능(AI)을 세계 최초로 개발했다.

 

30일 연세의료원에 따르면 연세대 의대 김형범 교수[사진 左]팀과 서울대 공대 윤성로 교수[사진 右]팀은 유전자 부위를 잘라낼 수 있는 유전자가위 중 가장 효과적인 가위를 선별해주는 AI 프로그램을 개발했다.

 

유전자가위란 동식물 유전자에 결합해 특정 DNA 부위를 자르는 인공효소다. 가위는 DNA를 절단효소와, DNA 염기서열로 이끄는 가이드RNA로 이뤄져 있다.

 

김 교수팀은 유전자가위의 활성도를 대량으로 측정할 수 있도록 1만 5000개에 달하는 가이드RNA를 가진 ‘크리스퍼 유전자가위)’의 효과 정보를 내놨다.

 

윤 교수팀은 김 교수팀이 제공한 정보를 통해 자체적으로 개발한 AI 딥러닝 기술을 통해 다양한 조건 속에서 최적의 유전자 교정 효과를 낼 수 있는 크리스퍼 유전자가위를, 효과가 좋은 순으로 제시했다.

 

이에 따라 연구자는 최적의 유전자가위 정보를 받아서 유전자가위를 제작·실험 하는데 쓰는 시간과 비용을 줄일 수 있게 됐다.

 

실험에 따르면 AI에 의한 유전자가위 효과 예측도는 실제 실험 결과와 AI가 제시한 예측 값의 상관관계가 0.87로 수렴되는 등 높은 신뢰도를 나타냈다.

 

일반적으로 상관관계 값이 1에 가까울수록 신뢰도가 높다. 기존 유전자가위 시뮬레이션 프로그램 결과치는 평균 0.5~0.6정도 된다.

김 교수는 "기존 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램은 유전자 가위에 대한 저장 정보가 적어서 활용도가 크지 못했다"며 "AI가 더 많은 유전자 가위의 효과 정보를 학습할 수록 정확도와 신뢰도가 향상된 프로그램을 구축할 수 있을 것이다"고 말했다.

윤 교수도 "유전자치료와 신약개발 등 의료산업 분야를 넘어 다양한 분야에 쓰일 수 있는 유전자가위 효과예측 프로그램을 만듦으로서, 관련 산업분야를 우리나라가 선도할 수 있는 계기를 마련했다"고 강조했다.
 

한편, 김·윤 교수팀의 연구결과는 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 온라인 판에 이날 게재됐다.