AI를 이용한 박테리아 발효로 알츠하이머 치료제 개발

[이매진]

AI를 이용한 박테리아 발효로 알츠하이머 치료제 개발

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AI-assisted bacterial fermentation advances Alzheimer's drug

갈란타민은 치매 와 알츠하이머병을 치료하는 데 사용되는 약입니다 . 그러나 실험실에서 생산하는 것은 불가능합니다. 그것은 종종 길고 날씨에 의존하는 과정인 수선화에서 채취됩니다. 텍사스 대학교 오스틴 연구진은 AI와 바이오센서를 사용하여 미생물이 효율적으로 생산할 수 있도록 돕습니다.

연구자들은 유전자 변형 박테리아를 사용하여 정상적인 대사 과정에서 갈란타민의 화학적 전구체를 생성하는 방법을 설명하는 연구를 Nature Communications에 발표했습니다. 이들 미생물은 식품 에서 치료용 화학물질을 생산하도록 변형되었습니다 . 

UT Austin 교수 Andrew Ellington에 따르면, 이와 같은 약물을 대규모로 발효시키는 것이 목표입니다. 이 기술은 홍수나 가뭄과 같은 기후 현상의 영향을 받지 않고 일관되고 저렴한 공급을 보장합니다.

MutComputeX는 UT 기계 학습 기초 연구소의 박사후 연구원인 Danny Diaz가 개발한 인공 지능 시스템입니다. 단백질 돌연변이를 식별함으로써 이 시스템은 박테리아의 약용 화학 물질 생산 능력을 향상시킵니다. Diaz에 따르면, 이러한 변화는 박테리아 효율성을 천연 수선화 프로세스보다 최대 3배까지 증가시킬 수 있습니다.

효모를 사용하여 알코올을 만들고 박테리아를 사용하여 치즈와 요구르트를 만드는 것과 같이 미생물을 활용하여 귀중한 물질을 생산할 것으로 예상됩니다 . 이제 연구자들은 AI를 사용하여 미생물 발효를 향상시키고 있습니다. 그들은 대장균 박테리아를 변형하여 갈란타민의 핵심 성분인 4-O'Methyl-norbelladine이라는 화학 물질을 생산했습니다.

수선화에 존재하는 이 화합물은 바이러스, 곰팡이 및 암 감염을 치료하기 위해 의학적으로 사용됩니다. 또한 적절한 화합물을 생성하는 박테리아 와 접촉하면 녹색으로 빛나는 형광 바이오센서를 만들어 신속하게 감지할 수 있게 했습니다.

이전에 UT Austin에서 박사후 연구원, 현재 Harvard University에 있으며 논문의 첫 번째 저자인 Simon d'Oelsnitz는 다음과 같이 말했습니다 . “바이오센서를 사용하면 각각 5분 정도 걸리던 샘플을 몇 초 만에 테스트하고 분석할 수 있습니다. “머신러닝 프로그램을 사용하면 후보자를 수만 명에서 수십 명으로 쉽게 좁힐 수 있습니다. 종합하면 이것은 강력한 도구입니다.”

이 연구는 AI와 박테리아가 어떻게 의약품을 개선하는 데 도움이 될 수 있는지를 보여줍니다. 연구자들은 알츠하이머병 치료제 를 만드는 데 필요한 화학물질을 발효시키기 위해 유전자 변형 박테리아를 사용합니다 . 이 방법은 수선화에서 화학 물질을 얻는 일반적인 방법보다 저렴하고 접근하기 쉽습니다. 그들은 또한 박테리아를 찾아내는 독특한 형광 바이오센서 도구를 만들어 화학물질을 빠르게 만들었습니다. 이를 통해 전체 프로세스가 더욱 빠르고 효율적으로 이루어집니다.