멸종동물 DNA로 슈퍼박테리아와 싸운다

AI로 매머드·네안데르탈인 DNA에서 항생제를 찾는 과학자. 연간 400만 명이 죽는 슈퍼박테리아 시대, 새로운 해법이 될까?

매머드가 슈퍼박테리아를 물리칠 수 있을까

400만 명. 매년 항생제가 듣지 않는 세균 감염으로 죽는 사람의 수다. 2050년에는 800만 명으로 두 배가 될 전망이다. 페니실린이 발견된 지 100년이 지났지만, 인류는 다시 '항생제 이전 시대'로 돌아갈 위기에 놓였다.

펜실베니아대학의 세사르 데 라 푸엔테 교수는 이 절망적인 상황에서 전혀 다른 곳에 눈을 돌렸다. 바로 멸종된 동물들의 DNA다. 그의 연구팀은 AI를 이용해 매머드, 네안데르탈인, 거대 나무늘보의 유전자에서 항생제 후보물질을 찾아내고 있다.

"항생제 개발은 거의 불가능에 가까운 문제입니다." 데 라 푸엔테 교수의 말이다. 기존 방식은 토양이나 물에서 유기물을 채취해 항생제 물질을 추출하는 무작정 파기였다. 비용은 천문학적이고, 성공률은 바닥이었다.

문제는 경제성이다. 항생제는 감기약처럼 평생 먹는 약이 아니다. 짧게 쓰고 끝이다. 제약회사 입장에서는 수익성이 떨어진다. "항생제 개발에 뛰어든 회사들이 하나둘씩 문을 닫는 이유"라고 그는 설명한다.

가능한 유기화합물의 조합은 10의 60제곱 개. 지구의 모래알 개수가 10의 18제곱 개라는 걸 생각하면, 말 그대로 바늘 찾기다.

AI는 이 불가능한 게임의 룰을 바꿨다. 데 라 푸엔테 팀은 AI에게 항생제 특성을 가진 펩타이드(아미노산 50개 이하로 구성된 분자)를 찾는 법을 가르쳤다. DNA는 4개 문자, 단백질은 20개 문자로 이뤄진 '코드'라는 관점이다.

"생물학은 정보의 원천입니다. 코드 덩어리죠." 그의 설명이다. AI는 이 코드에서 패턴을 인식해 항생제 기능을 할 수 있는 서열을 찾아낸다.

결과는 놀라웠다. 고대 단세포 생물인 아르케아에서 유망한 후보를 발견했고, 뱀·말벌·거미 독에서도 가능성을 찾았다. '분자 멸종 복원' 프로젝트에서는 매머드 DNA에서 추출한 '맘무투신-2', 거대 나무늘보에서 나온 '마일로도닌-2' 등을 만들어냈다.

현재 그의 라이브러리에는 100만 개 이상의 유전자 레시피가 저장돼 있다.

이 기술이 상용화되면 한국 바이오 생태계에도 큰 변화가 올 것으로 보인다. 셀트리온, 삼성바이오로직스 같은 기업들이 AI 기반 신약 개발에 뛰어들고 있는 상황에서, 항생제 분야는 새로운 블루오션이 될 수 있다.

특히 한국의 강점인 IT와 바이오의 융합이 빛을 발할 영역이다. 네이버, 카카오 같은 IT 기업들의 AI 기술과 바이오 기업들의 생산 능력이 만나면 시너지를 낼 수 있다.

하지만 아직 갈 길이 멀다. 데 라 푸엔테 팀이 개발한 펩타이드들은 실험실에서 슈퍼박테리아를 죽이는 데는 성공했지만, 실제 약으로 만들려면 용량, 전달 방식, 부작용 등 해결할 과제가 산적하다.