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[IT뉴스]AI가 세포 통째로 구현해 약물 반응 예측하는 '가상세포' 뜬다

온카뱅크관리자

2026-11-12 17:27:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 2026 서울 S&amp;T 포럼…백민경 서울대 생명과학부 교수 
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 백민경 서울대 생명과학부 교수가 12일 서울 한국과학기술회관에서 열린 '2026년 서울 S&amp;T 포럼'에서 발표하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com
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 인공지능(AI)으로 세포를 통째 구현해 반응을 예측하는 '가상 세포(Virtual Cell, 버추얼 셀)'와 AI 에이전트를 활용해 연구 과정을 자동화하는 기술 등이 생명과학의 새로운 연구 패러다임으로 떠오르고 있다. 
 백민경 서울대 생명과학부 교수는 12일 서울 한국과학기술회관에서 열린 '2026 서울 S&amp;T 포럼'에서 'AI 시대의 기초연구 패러다임'을 주제로 발표하며 최근 생명과학 분야에서 주목받는 기술로 세포 자체를 AI로 시뮬레이션하는 가상 세포를 소개했다.
 가상 세포는 특정 유전자를 제거하거나 변형했을 때, 세포에 약물을 투여했을 때 어떤 반응이 나타날지 예측하는 기술이다. 2022년부터 관련 개념이 처음 등장해 2024년부터 본격적인 연구 성과가 발표되면서 전세계적으로 개발 경쟁이 치열해지고 있다는 분석이다.
 가상 세포의 예측 성능은 아직 기대에 미치지 못한다. 백 교수에 따르면 2025년 열린 첫 '버추얼 셀 챌린지'에서는 복잡한 AI 모델보다 단순한 계산 알고리즘이 더 낮은 예측 오차를 기록하는 결과가 나왔다.
 백 교수는 "학습했던 데이터에 대해서는 잘하는 것처럼 보여도 새로운 데이터를 들고 오면 예측력이 떨어진다"고 지적했다. 학습 데이터에 지나치게 최적화되는 '과적합(오버피팅)' 문제로 실제 새로운 생물학적 조건에서는 예측 결과를 신뢰하기 어렵다는 것이다.
 이를 해결하기 위해 연구자들은 공통 평가 지표를 정립하고 대규모 실험 데이터를 축적하는 데 주력하고 있다. 미국 정부와 구글 아이소모픽랩스, 엔비디아 등도 가상 세포 개발에 필요한 데이터 확보에 나서고 있다.
 대규모언어모델(LLM)에 생명과학 특화 AI 도구를 연결해 연구를 수행하는 AI 에이전트 기술도 빠르게 발전하고 있다. 백 교수는 미국 AI 기업 앤트로픽이 1000개 이상의 AI 에이전트와 단백질 설계 도구를 활용해 전갈 신경독에 결합하는 단백질을 설계한 사례를 소개하며 AI가 연구 과정을 자동화하고 자율 실험실로까지 확장되고 있다고 설명했다.
 백 교수는 2024년 노벨화학상을 받은 데이비드 베이커 미국 워싱턴대 교수와 AI 단백질 구조 예측 프로그램인 '로제타폴드'를 개발한 핵심 연구자다. 단백질 구조 예측과 설계 분야는 AI가 기초연구의 패러다임을 바꾼 대표적인 성공 사례로 꼽힌다. 과거에는 단백질 구조 하나를 실험적으로 밝히는 데 수개월에서 길게는 10년 이상 걸렸지만 알파폴드 등 AI 기술의 등장으로 2억 개 이상의 단백질 구조를 예측할 수 있게 됐다.
 최근에는 단백질뿐 아니라 유전정보를 담은 핵산과 유기분자 사이의 상호작용을 예측하고 원하는 기능을 수행하는 단백질을 직접 설계하는 기술로 발전하고 있다. 성과가 곧바로 신약 개발로 이어지는 것은 아니다. 백 교수는 약물의 안전성과 용해도, 제조 가능성 등 단백질의 기능 외에도 고려해야 할 특성이 많고 AI가 아직 이 모든 문제를 해결하지는 못하고 있다고 설명했다.
 백 교수는 AI가 기초과학에서 성공하기 위한 핵심 조건으로 명확한 문제 정의와 평가 지표, 충분한 학습 데이터, AI 모델 개발 역량과 컴퓨팅 자원, 실험을 통한 검증 및 피드백 체계 등 네 가지를 제시했다.
 단백질 구조 예측 분야는 50년 이상 축적된 실험 데이터와 국제적인 성능 평가 체계를 바탕으로 빠르게 발전한 반면 가상 세포는 이러한 기반이 아직 충분히 갖춰지지 않았다는 설명이다.
 백 교수는 "단백질 구조 예측이나 설계와 같이 AI가 획기적인 발전을 만들어낸 분야가 있는가 하면 가상 세포와 같이 가능성은 보고 있지만 여전히 갈 길이 먼 분야들도 남아 있다"며 기초과학에 AI를 접목할 때 다양한 조건과 환경을 함께 고려해야 한다고 강조했다.
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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