[뉴스스페이스=윤슬 기자] 최근 연구에서 인공지능(AI)이 자연에서 진화해온 단백질을 능가하는 합성 단백질을 설계해 유전체 편집 분야에 혁신적 이정표를 세웠다.

bioengineer, medicine and Life, Technology Networks, BiopharmaTrend, artificialintelligence-news.com, profluent.bio의 보도와 Integra Therapeutics, Nature Biotechnology, Profluent Bio OpenCRISPR-1, Google DeepMind AlphaProteo 연구결과에 따르면, Integra Therapeutics과 스페인 폼페우 파브라 대학교, 유전체 규제센터가 공동으로 수행한 이번 연구는 3만1000여개 이상의 진핵생물 게놈을 전산 탐색해 1만3000개가 넘는 미지의 PiggyBac 트랜스포즈에이스(전이효소) 서열을 발견하고, 이를 바탕으로 AI 기반 단백질 대형 언어 모델을 학습시켜 초활성 합성 단백질을 창조했다.

실험을 통해 확인된 10개의 활성 전이효소 중 두 종은 기존 연구에서 최적화한 실험실 버전과 견줄 만한 성능을 보였으며, 특히 한 변이는 인체 내 암 면역치료 핵심 세포인 주요 T세포에서 뛰어난 활성을 나타냈다. AI 설계 단백질은 Integra의 FiCAT 유전자 편집 플랫폼과도 우수한 호환성을 입증해 유전자 치료와 맞춤형 치료제 개발의 신기원이 기대된다.

이번 연구결과는 기존 자연 단백질 변형 중심의 전통적 단백질 공학에서 벗어나, AI가 완전 신규 분자 도구를 설계하는 데노보(de novo) 단백질 설계 패러다임으로 전환되는 계기를 마련했다. 이는 진화의 한계를 넘어선 유전자 편집 도구의 대폭 확장을 의미하며, 희귀유전질환 및 항암 CAR-T 세포 치료제 개발에 있어 제조 효율성 향상과 비용 감소라는 실질적 이점을 제공한다.

더욱이 Profluent Bio가 개발한 OpenCRISPR-1은 AI 설계로 자연 유전자 편집기 대비 오프 타깃 효과를 95% 줄인 혁신 사례이며, 구글 딥마인드(Google DeepMind)가 내놓은 AlphaProteo는 대상 단백질에 300배에 달하는 강한 결합력을 가진 신규 단백질을 설계해 약물 개발 및 질병 연구에서 AI 단백질 설계가 새로운 표준으로 확산 중임을 보여준다.

시장 전망에 따르면 글로벌 AI 기반 단백질 공학 시장은 2024년 36억 달러에서 연평균 성장률 9.5%를 기록하며 2033년 82억 달러 규모로 급성장할 것으로 예상된다. 북미가 40.6%의 시장점유율로 주도하고, 정부 연구지원과 산학협력이 혁신의 원동력으로 작용 중이다.

이처럼 AI가 주도하는 합성 단백질 설계 기술은 유전체 편집을 넘어 생명과학과 바이오제약 전반에 거대한 혁신물결을 일으키고 있으며, 향후 임상 변환 가속과 차세대 치료법 개발을 견인할 것으로 전망된다.