과학기술
AI가 코로나19 바이러스 연구에 활용되고 있다는 것은 널리 알려진 사실이다.
14일 ‘유로뉴스(euronews)’에 따르면 최근 과학자들이 세계 두 번째 처리 속도를 지닌 미국 오크리지 국립연구소의 서밋 슈퍼컴퓨터(Summit Supercomputer)의 AI 프로그램을 통해 신종 바이러스를 분석했다.
인공지능 전문가인 약 1만 7000개 바이러스 샘플을 통해 채취한 약 4만 개의 유전자를 대상으로 데이터를 산출하기 시작했다. 그리고 지난여름 2주에 걸쳐 약 25억 개의 유전자 조합(genetic combinations)을 분석했다고 밝혔다.
미국 오크리지 국립연구소에 있는 서밋 슈퍼컴퓨터. 세계에서 두 번째로 빠른 이 컴퓨터를 통해 그동안 베일에 가려졌던 코로나19 증상에 대한 비밀을 밝혀내고 있다. ⓒWikipedia
서밋 슈퍼컴퓨터 AI가 만들어낸 성과
그리고 데이터 분석을 통해 브레드키닌(bradykinin)에 대한 새로운 이론을 제시하고 있다.
브레드키닌이란 각종 혈관의 평활근 수축을 일으키고 혈관 투과성을 증가시키는 등의 효능이 있어 강력한 혈관확장제로 사용되고 있는 물질이다.
연구팀은 AI를 통해 수집한 분석 결과를 통해 이른바 ‘브레드키닌 학설(bradykinin hypothesis)’을 발표했고, 과학자들은 이 이론을 적용해 다양하게 나타나고 있는 코로나19와 관련된 증상들을 설명하기 시작했다.
신종 바이러스가 처음 침투할 때 대부분 호흡기관을 거친다.
주로 코, 입과 연결된 호흡기 세포 내 ACE2 수용체와 연결해 사람의 몸에 들어오게 되는데 얼마 후에는 장이나, 신장, 심장 등으로 그 영역을 확대해나간다.
서밋 컴퓨터의 인공지능이 과학자들에게 보여주고 있는 것은 바이러스가 인체 호흡기 세포뿐만 아니라 다른 장기 세포 내 면역기능을 상실하게 한 후 다른 장기로 퍼져나가면서 바이러스를 마구 퍼뜨리고 있다는 것이다.
스미스 박사는 신종 바이러스가 감염된 세포 내에서 ACE2 수용체 반응에 대해 별 관심을 기울이지 않는다고 말했다. 그러나 ACE2 수용체가 중간, 혹은 낮은 단계에서 반응하는 폐나, 신장, 심장 등 다른 장기들에 침투해 수용체 기능을 활성화하고 있다고 말했다.
박사는 이런 일을 하고 있는 신종 바이러스를 절도범(burglar)에 비유했다. 처음에는 2층 문을 따고 들어가 지하실, 다락방, 옥상 등 집(인체) 전체를 뒤지면서 집에 있는 모든 문과 창문(면역 기능)을 열어놓고 또 다른 바이러스들을 끌어들이고 있다고 설명했다.
AI가 새롭게 발견한 것은 신종 바이러스가 이런 작업을 하는 과정에서 혈압이 낮아지고 있다는 것이다. 브레드키닌을 위해 문을 열어놓는 일을 하고 있는 효소 RAS(레닌‧안지오틴 신계) 활동을 억제하고 있기 때문이다.
사람이 밝혀내지 못한 질병 원인 찾아내
이로 인해 브레드키닌이 비활성화되면 이 과정에서 저혈압과 함께 위 확장, 혈관 투과성 억제 현상 등을 유발한다고 설명했다.
결과적으로 인체 내에는 사용되지 않은 브레드키닌이 대량 축적되고, 브레드키닌 폭풍을 유발해 환자들을 사망에 이르게 하는 요인이 되고 있다고 설명하고 있다.
또 다른 사실들도 밝혀지고 있다.
그중에는 신종 바이러스로 인해 나타나는 중증급성호흡증후군(Severe Acute Respiratory Syndrome)이 심한 감기, 혹은 독감 증상과 매우 유사한 모습을 보이고 있다는 내용도 포함돼 있다.
연구진은 또 이들 바이러스성 질병의 유사성과 차이점을 분석해 코로나19을 치료할 수 있는 신종 의약품을 개발하고 있는 중이다. 10여 종의 의약품이 개발되고 있으며, 그중 일부는 미 식품의약국(FDA)의 승인을 받았다.
브레드키닌 학설을 활용, 다양한 연구도 진행되고 있다.
관련 데이터를 활용해 치료 현장에 있는 의료진들은 코로나19와 뇌졸중, 심장질환, (발과 관련된) 순환기 장애 등과 같은 또 다른 중증 질환들과의 연관 관계를 밝혀내고 있다. 또 호르몬 장애와 같은 증상이 발생하고 있는지 그 원인을 추적하고 있는 중이다.
AI가 제시한 데이터를 통해 헬스케어 분야 연구자들은 호흡기능 상실 상태에 있는 환자들에게 튜브를 연결해 산소를 주입하는 것이 항상 좋은 결과를 가져오는 것이 아니라는 새로운 사실을 발견하고 더 나은 방안을 찾고 있다.
그러나 가장 주목을 받고 있는 것은 사이토카인 폭풍(cytokine storm)과의 연관 관계다.
사이토카인 폭풍이란 바이러스 등 외부 병원체가 인체에 들어왔을 때 체내 면역 물질인 사이토카인이 과도하게 분비돼 정상 세포를 공격하는 면역 과잉반응 현상을 말한다.
과학자들은 최근 ‘이라이프 저널(eLife Journal)’을 통해 사이토카인 폭풍이 브레드키닌 폭풍(Bradykinin Hypothesis)과 밀접한 관계가 있다는 논문을 게재했다. 사이토카인과 브레드키닌 폭풍이 복잡하게 얽혀 있다는 것.
코로나19 중환자의 경우 사이토카인 폭풍으로 인해 사망하는 사례가 빈번하게 발생하고 있다.
사이토카인‧브레드키닌 폭풍 연계설은 브레드키닌 폭풍이 사이토가인 폭풍을 유발하고 많은 수의 중중 환자들을 사망케 하고 있다는 것을 의미한다. 그동안 베일에 싸여 있던 사이토카인 폭풍의 비밀이 밝혀질 수 있을지 관심이 모아지고 있다.
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- 이강봉 객원기자
- aacc409@hanmail.net
- 저작권자 2020.09.14 ⓒ ScienceTimes
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