AI 편집기가 재생 가능 화학물질 및 연료의 미생물 잠재력 해금

지속 가능한 바이오공학으로의 획기적인 움직임으로, 오크리지 국립연구소(ORNL)의 연구자들은 게놈 편집을 혁신하기 위해 AI 편집기를 개발하는 데 인공 지능의 힘을 활용했습니다. 팀은 강력한 바이오공학 도구인 CRISPR Cas9을 사용했으며, 혁신적인 AI 편집기와 결합하여 미생물을 유전적으로 변형시켜 재생 가능 화학물질 및 연료의 길을 열었습니다.

이 과학적 돌파구는 더 녹색의 미래를 약속할 뿐만 아니라, Interesting Engineering의 보도에 따르면 유기체의 유전적 코드에서 비용이 많이 드는 ‘오타’를 방지하는 정밀 편집의 과제에도 대응합니다.

AI 편집기는 미생물 게놈을 어떻게 변환합니까?

클러스터링된 규칙적으로 간격이 둔 짧은 역문자열 반복(CRISPR)은 유전 코드를 수정하는 데 있어 혁신적인 역할을 해왔습니다. 그러나 그 효과는 포유류 세포와 초파리에 국한되어 미생물에는 거의 영향을 미치지 못했습니다. 이 격차를 해소하기 위해 ORNL 과학자들은 반복적 랜덤 포레스트(iterative random forest)라는 인공지능 모델을 개발했습니다. 대장균(E. coli) 게놈을 표적으로 하는 50,000개의 가이드 RNA를 포함한 데이터셋으로 훈련된 이 AI 편집기는 가이드 RNA 효율성의 분자적 메커니즘을 해독합니다.

ORNL의 계산 시스템 생물학자 에리카 프라테스(Erica Prates)는 이 접근법의 중요성을 강조하며, 모델이 가이드 RNA 효율성 뒤에 있는 분자적 메커니즘에 대한 단서를 식별하는 데 중요한 역할을 했다고 밝혔습니다. 이 과정을 통해 포괄적인 분자 정보 라이브러리가 생성되었으며, 이는 CRISPR 기술의 효과를 향상시키는 데 귀중한 통찰력을 제공합니다.

다른 AI 편집기들과 달리, 이 프로그램은 복잡한 AI 시스템과 관련된 악명 높은 블랙박스 문제를 완화하는 설명 가능한 설계를 자랑합니다. 개선된 CRISPR Cas9 모델은 유전자를 물리적 형질에 정확하게 연결하여, 향상된 바이오에너지 원료 작물과 바이오매스의 세균 발효를 위해 미생물 게놈을 수정하는 것을 용이하게 합니다. 오크리지 국립연구소의 합성생물학 그룹 리더인 Carrie Eckert는 연구를 통해 이루어진 진전을 강조하며, 팀이 가이드 RNA 예측을 크게 향상시켰다고 밝혔습니다. 그녀는 또한 이 연구의 함의가 특히 약물 개발 분야에서 인간 규모로 확장될 수 있다고 제안했습니다.

의료 연구에서의 유사한 AI 응용

AI의 변혁적 잠재력은 바이오에너지 분야를 넘어 의료 연구에서의 혁신적인 응용을 모색하는 기업들로 확장되고 있습니다. 예를 들어, 인실리코 메디신(Insilico Medicine)은 특발성 폐섬유증 치료를 위해 세계 최초의 완전히 AI로 생성된 약물인 INS018_055을 개발하는 이정표를 세웠습니다. 회사의 Pharma.AI 시스템을 활용하여 바이러스 표적을 식별하고, 새로운 약물 화합물을 설계하며, 임상 시험 성공률을 예측하여 전임상 약물 후보물질 분야에서 전례 없는 성공을 거두었습니다.

또 다른 선구적 기업인 라보제니우스(LabGenius)는 항체 생산을 간소화하기 위해 인공 지능을 활용했습니다. 그들의 AI 프로그램은 수백만 가지의 항체 조합을 빠르게 탐색함으로써 이 과정을 크게 가속화합니다. 이 시스템은 실험 결과로부터 학습하여 인간보다 효율적으로 항체를 설계하고 생산합니다. 이 접근법은 개발 속도를 높일 뿐만 아니라 더 우수한 결과를 생성할 가능성을 높입니다.

오크리지 국립연구소(ORNL)가 개발한 AI 편집기는 지속 가능한 바이오엔지니어링에서 중요한 도약입니다. AI 모델을 통해 CRISPR Cas9 게놈 편집 도구를 강화함으로써 과학자들은 미생물로부터 재생 에너지를 활용하는 잠재력을 열었습니다. 이 돌파구는 바이오에너지 원료 식물의 게놈 편집 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 약물 개발을 앞당길 희망을 제공합니다. ORNL 연구원들이 다른 실험실 실험 및 미생물 종의 데이터로 도구를 계속 정제함에 따라, AI 편집기가 바이오엔지니어링 및 그 이상의 영역에서 어떤 다른 혁명적인 응용 프로그램을 밝혀낼지 궁금하지 않을 수 없습니다.