'가짜 오바마의 연설' 만든 AI, 치매의 비밀에 다가서다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 '생성적 적대 신경망(GAN)'을 통해 치매의 발병 원인에 대한 실마리를 찾아냈다. GAN는 데이터 간의 경쟁을 통해 거짓 데이터를 만들어내는 인공지능(AI)으로, 최근 미국 워싱턴대학교에서 버락 오바마 전 대통령이 실제로 연설하는 것과 같은 영상을 만들어낸 알고리즘으로 잘 알려져 있다. 연구진은 GAN을 통해 뇌질환이나 노화 관련 분석의 한계를 극복할 수 있을 것으로 예상했다.

천무경 한국뇌연구원 박사의 연구팀은 GAN를 활용해 생체정보(오믹스) 데이터를 분석해 뇌에서 아밀로이드 베타의 증가가 콜레스테롤 합성을 유도한다는 사실을 입증했다고 4일 밝혔다. 오믹스는 생체 내 유전물질을 이루는 단백질의 활동 등 생명현상과 관련한 중요한 정보를 분석하는 학문이다.

벌크 조직 RNA-seq 데이터에 GAN 적용 전략 모식도

연구팀은 알츠하이머 질환이 유발된 마우스의 대뇌피질 조직 데이터를 GAN을 통해 분석한 결과, 아밀로이드 베타가 증가하면서 콜레스테롤 합성을 초기에 유도한다는 사실을 발견했다. 이어 인간 사후 뇌조직에서도 이같은 관련성을 확인했다.

아밀로이드 베타는 치매의 원인 단백질로, 정상 뇌 속에서 과도하게 많아질 경우 미세아교세포(면역 담당 신경원세포) 등에 의해 제거되는 물질이다. 콜레스테롤은 세포막을 구성하고 막의 유동성을 조절하며 체내 항상성 유지를 위해 일정 수준 유지돼야 하는 물질이다.

연구진은 아밀로이드 베타의 증가가 콜레스테롤 합성의 시그널 역할을 하며, 두 과정이 상호작용하면서 시냅스 형성이나 시냅스 가소성에 관여할 수 있다는 가능성을 제시한 것으로 평가했다.

연구팀은 이번 연구가 RNA 전사체 분석에 AI를 융합하는 독특한 연구기법을 사용한 사례로, 질병 초기에 일어나는 생체 내 변화를 예측하는 새로운 접근법이 될 것으로 예상했다.

천무경 박사는 "GAN을 활용하면 질환으로 인한 유전자 발현의 차이 분석에서 더 나아가 현상의 원인을 찾아들어감으로써 분자기전 과정을 설명할 수 있다"며 "이러한 방법론이 지속 확대되고 오믹스 데이터가 축적된다면, 샘플 획득에 시간이 많이 소요되던 기존 뇌질환 및 노화 관련 분석의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr