MIT Tech Review • 48일 전

미래의 직업: 자연을 위한 신약 설계자

IMP

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핵심 요약

약 20년간 대형 제약사에서 인간 질병을 치료하던 화학자 팀 체르나크(Tim Cernak)가 AI와 로봇 공학을 활용해 동물과 식물을 위한 '보전 화학(Conservation chemistry)'이라는 새로운 분야를 개척했습니다. 이 분야는 AI 단백질 모델링을 통해 기존 인체용 약물이 야생 동물에게 미치는 부작용을 최소화하고, 멸종 위기종을 정밀하게 치료하는 것을 목표로 합니다. 인류가 겪고 있는 대량 멸종 위기 속에서 최첨단 신약 개발 기술을 생태계 보전에 적용한다는 점에서 생물 다양성과 AI 기술 융합의 중요한 선례를 보여줍니다.

번역된 본문

2018년, 거대 제약사에서 거의 20년 동안 일한 화학자 팀 체르나크(Tim Cernak)는 자신의 기술을 새로운 용도로 활용할 준비가 되어 있었다. 그는 제약사 머크(Merck)에서 암, HIV, 당뇨병을 위한 정밀 치료법을 개발했으며, 이 약들은 건강한 세포에 미치는 피해를 최소화하면서 질병을 표적으로 삼을 수 있었다. 하지만 평생 자연을 사랑했던 그는 생태계의 건강에 점점 더 우려를 품게 되었고, 자신의 전문성을 이 분야로 전환할 수 있을지 궁금해했다. 그는 동물들이 종종 인간을 위해 조제된 의약품으로 치료받는다는 사실을 알게 되었는데, 이는 구식 암 치료제와 같은 방식으로 동물들에게 영향을 미쳤다. 비정상적인 세포를 죽이기 위한 것이었지만, 그로 인한 피해는 무차별적이었다. 예를 들어, 치명적인 피부 감염에 걸린 개구리를 치료하는 표준 치료법은 이트라코나졸(itraconazole)이라는 항진균제인데, 이는 양서류에게 치명적인 경우가 많다. 체르나크는 "환자가 애초에 처음부터 끝까지 개구리가 되도록 의도된 세상"을 상상한다. 현재 미시간 대학교 부교수인 그는 기생충에 감염된 길라 몬스터(Gila monster)부터 조류 독감에 걸린 흰머리수리까지 모든 종류의 생물체를 다루었다. 자연의 환자들을 치료하기 위해 필요한 것은 다음과 같다.

단백질 모델링 소프트웨어 경험 모든 유형의 약물을 개발하는 것은 비용이 매우 많이 들고, 실패하기 쉬우며, 시간이 오래 걸린다. 하지만 체르나크는 AI가 전체 신약 설계 워크플로우를 가속화할 수 있다고 말한다. 구글 딥마인드(Google DeepMind)의 알파폴드(AlphaFold) 모델을 사용하면 기존 방식인 배지에서 단백질을 배양하는 대신 화면에서 돌연변이 단백질의 3차원 구조를 시각화한 다음, 그 구조에 결합할 수 있는 잠재적인 새로운 약물을 빠르게 생성할 수 있다. 다음 단계는 일련의 반응을 실행하여 어떤 잠재적 약물이 효과가 있을지 확인하는 것이다. 실험실 로봇의 도움으로 그는 하루에 최대 1,500개의 반응을 빠르게 처리할 수 있다.

모든 크기의 생물체에 대한 호기심 체르나크는 환자를 가리지 않는다. 예를 들어, 상징적인 종이 전염성 종양으로 고통받는다는 사실에 충격을 받은 후 바다거북이를 위한 치료법을 연구했다. 그는 특히 오젬픽(Ozempic)과 같은 인기 있는 체중 감량 약물의 개발에 단서를 제공한 길라 몬스터의 호르몬처럼 인간에게 도움을 준 생물체에게 끌린다. 그리고 동물뿐만 아니라 침입종의 공격을 받고 있는 미국삼나무(hemlock tree)를 치료하기 위해 정밀 살충제를 개발하고 있다.

개척자 정신 체르나크는 이 새로운 분야를 "보전 화학(Conservation chemistry)"이라고 부른다. 이는 1960년대 DDT가 미국 흰머리수리 개체수를 급감시킨 것부터 1990년대 소 진통제가 수백만 마리의 인도 독수리를 죽인 것까지 짙은 역사를 가진 단어의 조합이다. 그는 그 위험성을 인정하지만, 보전 분야에서 화학자를 배제하는 것은 기회를 놓치는 것이라고 생각한다. 그는 "보전 분야에서 사용되는 화학적 도구들을 보면 최첨단이 아닌 것이 너무나 싫다"며 "마치 인간의 약을 만들기 위한 초고도화된 엔진이 저기 있는 반면, 우리는 대량 멸종을 겪고 있다는 사실은 어떻게 설명하겠는가?"라고 말한다.

안나 깁스(Anna Gibbs)는 과학과 사회의 교차점을 다루는 저널리스트이다.

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In 2018, after nearly two decades working in Big Pharma, chemist Tim Cernak was ready to put his skills to a new use. For Merck, he’d developed precision therapies for cancer, HIV, and diabetes that could target disease while minimizing harm to healthy cells. But as a lifelong nature lover, he was increasingly concerned about the health of ecosystems and wondered whether his expertise could transfer. Animals, he learned, are often treated with pharmaceuticals formulated for humans, which affect them like old-school cancer drugs: Though intended to kill abnormal cells, they’re indiscriminate in the harm they cause. For instance, the standard of care for frogs infected with a deadly skin infection is itraconazole, an antifungal that is often lethal for the amphibian. Cernak imagines a world where “the patient was always meant to be a frog in the first place, from the beginning to the end.” Now an associate professor at the University of Michigan, he’s worked on all types of creatures, from a Gila monster with a parasite to bald eagles with avian flu. Here’s what it takes to treat nature’s patients. Experience with protein-modeling software Developing any type of drug is extremely expensive, failure-prone, and slow-going. But AI can speed up the entire drug-design workflow, says Cernak. Google DeepMind’s AlphaFold model allows him to visualize a mutant protein’s three-dimensional structure on a screen—rather than growing it on a plate, the traditional methodology—and then quickly generate possible new drugs that would latch onto that structure. The next step is to run a series of reactions and see which potential drugs may be effective; with the help of robots in the lab, he can speed through as many as 1,500 per day. Curiosity about creatures of all sizes Cernak isn’t selective with his patients. For example, he worked on a treatment for loggerhead sea turtles after he was shocked to learn that the iconic species suffered from contagious tumors. He feels especially drawn to creatures that have helped humans, like the Gila monster, whose hormones have informed popular weight-loss drugs like Ozempic. And it’s not just animals; he’s also developing a precision insecticide to treat hemlock trees under attack from invasive species. A pioneering spirit Cernak refers to this new discipline as “conservation chemistry.” It’s a combination of words with a loaded history, from DDT decimating US bald eagle populations in the 1960s, to cow painkillers killing millions of Indian vultures in the ’90s. He recognizes the risks, but Cernak feels that excluding chemists from conservation is a missed opportunity. “I’m just sick of looking at the chemical tools that are used in the conservation space, and they’re not cutting-edge,” he says. “It’s like, how do you have this super high-tech engine over here for making human medicines, while we’re living through a mass extinction?” Anna Gibbs is a journalist who covers the intersection between science and society. Deep Dive Climate change and energy The balcony solar boom is coming to the US Plug-in panels are getting popular—how do we make sure they’re safe? By Casey Crownhart archive page The noise we make is hurting animals. Can we learn to shut up? The good news is it’s a problem we can solve if we want to. By Clive Thompson archive page Digging for clues about the North Pole’s past To understand what the future holds for Earth’s northernmost waters, scientists are burrowing deep below the seabed. By Tim Kalvelage archive page How a new extraction process could unlock the world’s lithium Startup Rock Zero is commercializing the research, which could cut costs and carbon emissions from lithium production. By Casey Crownhart archive page Stay connected Illustration by Rose Wong Get the latest updates from MIT Technology Review Discover special offers, top stories, upcoming events, and more. Enter your email Privacy Policy Thank you for submitting your email! Explore more newsletters It looks like something went wrong. We’re having trouble saving your preferences. Try refreshing this page and updating them one more time. If you continue to get this message, reach out to us at customer-service@technologyreview.com with a list of newsletters you’d like to receive.

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