AI를 사용해 거의 모든 단백질의 '코드를 해독'한 과학자들이 노벨 화학상 수상

노벨 화학상은 수요일에 스웨덴에서 수여되었습니다.

 

2024년 노벨 화학상

2024년 노벨 화학상은 인공지능을 사용하여 거의 모든 알려진 단백질, 즉 "생명의 화학적 도구"의 코드를 풀어낸 세 명의 과학자들에게 수여되었습니다. 

노벨 위원회는 미국의 생화학자 데이비드 베이커를 “완전히 새로운 유형의 단백질을 만들어내는 거의 불가능한 업적을 완수한” 공로로 찬사를 보냈으며, 런던에 있는 구글 딥마인드에서 일하는 데미스 하사비스와 존 점퍼는 단백질의 복잡한 구조를 예측하는 인공지능 모델을 개발한 공로로 수상하게 되었다고 밝혔습니다. 이 문제는 50년 동안 해결되지 않은 상태였습니다. 

수요일 스웨덴에서 상이 발표되면서 위원회는 "이들의 발견은 잠재력이 엄청나다"라고 전했습니다. 이 상은 과학적 업적의 정점으로 여겨지며, 1,100만 스웨덴 크로나(미화 100만 달러)의 상금이 수여됩니다. 단백질은 아미노산 분자 사슬로 구성되어 있으며 생명의 구성 요소입니다. 단백질은 머리카락, 피부, 조직 세포를 형성하고, DNA를 읽고 복사하며 수리하고, 혈액에서 산소를 운반하는 데 도움을 줍니다. 
 
단백질은 약 20종의 아미노산으로 구성되지만, 이들은 거의 무한한 방식으로 결합하여 3차원 공간에서 매우 복잡한 패턴으로 접힐 수 있습니다. 

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단백질 구조를 위한 ‘구글 검색’

위원회는 수요일 상이 두 부분으로 나뉘어졌다고 설명했습니다. 첫 번째 부분은 구글의 인공지능 연구소 딥마인드를 공동 설립한 영국 컴퓨터 과학자 데미스 하사비스와 딥마인드에서 일하는 미국 연구원 존 점퍼에게 돌아갔습니다.

하사비스와 점퍼는 아미노산 서열에서 단백질의 3차원 구조를 예측하기 위해 인공지능을 사용한 공로로 상을 받았습니다. 이를 통해 거의 2억 개에 달하는 알려진 단백질의 구조를 예측할 수 있게 되었습니다. “이것은 물리 화학에서 오랫동안 해결되지 않았던 과제를 단독으로 해결한 돌파구입니다,”라고 스웨덴 왕립 과학 아카데미 회원이자 카롤린스카 의과대학 유전학 교수인 안나 베델은 전했습니다.

그들의 인공지능 프로그램인 알파폴드 단백질 구조 데이터베이스는 전 세계 200만 명 이상의 연구자들이 사용하고 있습니다. 이는 단백질 구조를 위한 ‘구글 검색’과 같은 역할을 하며, 단백질 모델을 즉시 제공함으로써 기초 생물학 및 관련 분야에서의 진전을 가속화하고 있습니다. 이 두 사람은 이미 2023년 래스커상과 브레이크스루 상을 수상한 바 있습니다. 

베델 교수는 "이들은 모든 것을 공개했기 때문에 이제 거의 모든 분야가 이 데이터베이스와 도구를 사용하여 각자의 문제를 해결할 수 있습니다. 이로 인해 매우 많은 분야에서 엄청난 진보가 가능해졌습니다"라고 말했습니다. 그녀는 자신의 희귀 질환 연구에서도 이 도구를 사용하고 있다고 덧붙였습니다. 

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두 사람의 주요 논문이 2021년에 발표된 이후, 이 논문은 16,000회 이상 인용되었습니다. 클라리베이트 과학 정보 연구소의 연구 분석 책임자인 데이비드 펜들버리는 이를 "전례 없는 일이며 이 연구가 혁명적인 영향을 미쳤음을 반영한다"라고 평가했습니다. 6,100만 개의 과학 논문 중 10,000회 이상 인용된 논문은 500개 정도에 불과하다고 그는 말했습니다.

이 두 사람은 단백질 연구에 앞서 고대 중국 보드 게임인 바둑의 세계 최정상 플레이어들과 대결할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발한 바 있습니다. 하사비스는 어린 시절 체스 신동이었으며, 17세에 고전 게임인 테마 파크 비디오 게임을 개발했다고 왕립학회(그가 회원으로 활동 중인 세계에서 가장 오래된 과학 학회)에 따르면 전해집니다.

왕립학회 회장인 아드리안 스미스는 성명에서 "오늘의 수상은 알파폴드의 잠재력이 처음 공개된 지 얼마 되지 않은 시점에 이루어졌으며, 이는 과학에서 인공지능이 가진 변혁적 역할에 대한 분명한 인식입니다"라고 말했습니다. 그는 이어 "데미스는 분야에서 가장 선구적인 연구자 중 한 명일 뿐만 아니라, 인공지능이 과학의 주요 도전을 해결하고 모든 사회에 혜택을 가져다줄 수 있는 촉매로서의 역할을 강조해 왔습니다"라고 덧붙였습니다. 

'자연에서 볼 수 없는' 단백질을 만들다

상 두 번째 부분은 컴퓨터화된 방법을 사용하여 기존에 존재하지 않던 단백질을 만들고 전혀 새로운 기능을 부여한 워싱턴 대학교의 데이비드 베이커 교수에게 돌아갔습니다.

노벨 위원회 위원 요한 아크비스트는 베이커 교수가 먼저 그의 컴퓨터 프로그램을 사용하여 "새로운 차원에서 단백질 구조를 설계한" 다음, "이 구조를 제공할 아미노산 서열을 찾아냈다"고 설명했습니다. 이를 통해 베이커 교수는 "자연에서 볼 수 없었던" 새로운 단백질을 만들어냈습니다. 

그는 베이커 교수가 만든 단백질의 다양성이 "완전히 경이롭다"고 말했습니다. 아크비스트 위원은 "이제 이 기술로 거의 모든 종류의 단백질을 설계할 수 있을 것 같습니다"라고 덧붙였습니다. 위원회는 새로운 단백질을 만들 수 있는 능력이 신약 개발부터 새로운 백신의 빠른 개발에 이르기까지 광범위한 잠재적 활용 가능성을 지니고 있다고 밝혔습니다. 

수요일 발표된 화학상은 과학에서 인공지능의 막대한 영향을 다시 한번 부각했습니다. 화요일에 수여된 노벨 물리학상은 "AI의 대부"로 불리는 제프리 힌튼과 존 홉필드에게 인공 신경망에 대한 연구 공로로 공동 수여되었습니다. 이는 이번 화학상 수상자들의 연구를 뒷받침한 동일한 기술입니다. 

펜들버리는 "올해 물리학과 화학 분야의 노벨상 수상자 선정은 과감한 선택으로 밖에 설명될 수 없습니다"라며 "연구에서 인공지능이 지닌 변혁적 역할에 대한 인식이 두 분야에서 연속으로 이루어진 것은 전례가 없는 일입니다"라고 말했습니다. 

 

 

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