AI가 항생제 내성 극복을 돕는 방법
매년 수백만 명의 사망을 유발하는 항생제 내성 문제를 해결하기 위해 AI 기반 진단 기술과 신약 발굴이 활용되고 있습니다. AI는 기존 며칠씩 걸리던 내성 균 진단을 99% 이상의 정확도로 신속하게 수행할 수 있게 해주며, 구글 딥마인드 등의 AI는 연구진이 10년 걸린 내성 기작을 단 48시간 만에 밝혀내는 혁신을 보여주었습니다. 이에 따라 제약사의 신항생제 개발 유인을 높이기 위한 구독형 결제 모델 등 새로운 정책적 노력도 동반되고 있습니다.
항생제 내성은 매년 100만 명 이상의 사망을 초래하고 추가로 거의 500만 명의 사망에 영향을 미치며 급속히 커지고 있는 공중 보건 위기입니다. 이러한 감염은 일반적인 감염보다 치료가 더 어렵고 비용이 많이 들며, 입원 기간을 길어지게 하여 병원과 환자 모두의 비용 부담을 가중시킵니다. 치료는 대부분 의사의 추측에 의존하여 이루어집니다. 영국 임페리얼 칼리지 런던 글로벌 보건 혁신 연구소 소장인 아라 다르지(Ara Darzi) 외과 의사는 AI 기반 진단이 더 나은 방법을 제공한다고 말합니다. "우리는 지금 2026년에 서 있으며, 이 위기의 첫 번째 진정한 변곡점에 서 있습니다."라고 다르지는 4월 16일 런던에서 열린 WIRED Health에서 말했습니다.
항생제의 남용과 오용, 그리고 신약 개발 부족이 내성 미생물의 증가를 부추기고 있습니다. 세균이 자신을 즉각적으로 죽이지 못하는 수준의 항생제에 노출되면, 생존을 위해 방어 기제를 발달시킵니다. 불필요한 처방은 세균이 면역력을 갖게 하여 생명을 구하는 약물들을 무용지물로 만듭니다. 이는 중증 감염 환자를 위한 치료 옵션이 점차 줄어들고 있음을 의미합니다. 이 문제는 앞으로 더욱 악화될 전망입니다. 2024년 의학 저널 '랜싯(The Lancet)'에 발표된 보고서에 따르면, 약물 내성 감염은 2050년까지 4,000만 명의 사망을 초래할 수 있다고 예측했습니다.
항생제 내성 감염 여부를 확인하기 위한 전통적인 진단은 샘플에서 세균을 배양해야 하므로 보통 23일이 걸립니다. 하지만 패혈증과 같은 일부 감염증의 경우 환자에게는 그 시간조차 없습니다. 치료가 지연될 경우 매시간 사망 위험이 49%씩 증가합니다. 검사 결과를 기다리는 동안 의사들은 어떤 항생제를 사용할지 최선의 판단을 내려야만 합니다. AI 기반 진단은 이러한 결정을 내리는 데 도움을 줄 수 있습니다. 다르지는 "AI 기반 진단은 추가적인 실험실 인프라 없이도 99% 이상의 정확도를 달성하고 있습니다."라고 말했습니다. 그는 이러한 신속 진단은 세계의 농촌 및 외딴 지역에서 특히 필요하다고 덧붙였습니다. 세계보건기구(WHO)는 항생제 내성률이 동남아시아와 지중해 동부 지역에서 가장 높아 2023년 보고된 감염의 3분의 1이 내성을 보였다고 추정했습니다. 아프리카에서는 5건 중 1건이 내성 감염이었습니다.
AI는 또한 내성 감염을 위한 신약을 발굴하고 내성 세균의 확산을 예측하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 영국 국민보건서비스(NHS)는 항생제 내성과 싸우기 위해 구글 딥마인드(Google DeepMind)와 협력하여 AI 시스템을 개발하고 있습니다. 한 시연에서 이 시스템은 단 48시간 만에 이전에는 알려지지 않았던 내성 기작을 파악했는데, 이는 임페리얼 칼리지 런던 연구진들이 이해하는 데 10년이 걸렸던 미스터리를 해결한 것입니다. 다르지는 자동화된 실험실과 결합하면 하루 24시간 내내 수백 개의 병렬 실험을 수행하는 것이 이제 가능하다고 말했습니다. 딥러닝 모델은 이제 며칠 만에 수십억 개의 분자 구조를 스크리닝할 수 있으며, 생성형 AI는 자연계에 존재하지 않는 화합물을 설계하는 데 사용되고 있습니다.
하지만 주요 제약 회사들은 경제적 모델이 망가졌기 때문에 항생제 개발을 포기했습니다. 신항생제는 내성을 방지하기 위해 사용을 보류해야 하지만, 제약 회사들은 대량 판매를 기반으로 수익을 얻습니다. 기업이 이 분야에 머물기 위한 유인이 거의 없는 것입니다. 다르지는 새로운 항생제 개발을 장려하기 위해 새로운 지불 모델이 필요하다고 주장했습니다. 2024년 영국은 넷플릭스식 지불 모델의 시범 프로그램을 시작했는데, 정부는 처방량이 아닌 신항생제 접근 권한에 대해 제약 회사에 고정된 연간 구독료를 지불합니다. 스웨덴 역시 판매량과 부분적으로 분리된 모델을 실험하고 있습니다. 그는 "앞으로 100년 동안 의학의 형태를 결정할 질문은 우리가 대응할 도구가 있느냐가 아닙니다. 우리에게는 도구가 있습니다."라고 말했습니다. "그 질문은 우리가 눈앞에 보이는 것을 심각하게 받아들일 인내심이 있느냐는 것입니다."