AI 가상 세포

요약

세포는 건강과 질병을 이해하는 데 필수적이지만, 기존 모델은 세포 기능과 행동을 모델링하고 시뮬레이션하는 데 부족하다. AI와 오믹스의 발전은 다양한 상태에서 분자, 세포 및 조직의 행동을 표현하고 시뮬레이션할 수 있는 다중 규모, 다중 모달 대규모 신경망 기반 모델인 AI 가상 세포(AIVC)를 만드는 획기적인 기회를 제공한다.

이 관점은 설계에 대한 비전을 제공하고 AIVC를 구축하기 위한 협력적 노력이 고충실도 시뮬레이션을 허용하고, 발견을 가속화하고, 실험 연구를 안내하고, 세포 기능을 이해하고, 오픈 사이언스에서 학제 간 협업을 촉진함으로써 생물학 연구를 어떻게 변화시킬 것인지에 대한 비전을 제공한다.

과학자들은 인공지능(AI)을 사용하여 가상 인간 세포를 만들 수 있는 독특한 기회를 본다. 이 가상 세포는 실제 인간 세포와 그 부분이 어떻게 작동하는지 모방할 수 있다.

Cell에 게재된 논문에서 과학자들은 AI 가상 세포(AIVC)가 생물의학 연구, 개인화된 의학, 약물 발견, 세포 공학 및 프로그래밍 가능한 생물학에서 획기적인 발전을 가져올 수 있다고 주장한다.

스탠포드 교수인 에마 룬드버그는 이를 "생물학의 성배"라고 부르며 AI가 데이터에서 학습하여 생물학의 비밀을 밝혀낼 수 있다고 제안한다. 그녀는 "AI는 데이터에서 직접 학습하고 가정과 직감을 넘어 복잡한 생물학적 시스템의 새로운 속성을 발견할 수 있는 능력을 제공한다."라고 말한다.

과학자들은 AI 가상 세포가 세포의 작동 방식과 세포가 병에 걸리는 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 제안한다. 과학자들이 살아있는 유기체가 아닌 컴퓨터에서 아이디어를 테스트하여 새로운 약물에 대한 연구를 가속화할 수 있다.

가상 세포는 암 생물학자가 세포가 어떻게 암이 되는지 연구하고, 미생물학자가 바이러스 영향을 예측하고, 의사가 개인화된 의학을 위해 환자의 디지털 버전에서 치료법을 테스트하는 데 도움이 될 수 있다.

AI와 생물학의 연결

AI 가상 세포가 성공하려면 세 가지를 해야 한다. 다양한 종과 세포 유형에 대한 일반 모델을 만들고, 세포 행동을 정확하게 예측하고, 컴퓨터에서 비용 효율적인 실험을 허용하는 것이다.

이 프로젝트는 ChatGPT와 같은 AI 모델에 사용된 것보다 훨씬 많은 양의 데이터를 요구한다. 여러 과학 분야에서 글로벌 팀워크와 결과를 자유롭게 공유하려는 의지가 필요하다.

런드버그는 이 프로젝트가 인간 게놈 프로젝트와 마찬가지로 규모가 방대하여 협력과 시간이 필요하며, 잠재적으로 10년 이상 걸릴 수 있다고 강조한다. 그녀는 "하지만 오늘날 AI 역량이 빠르게 확장되고 방대하고 증가하는 데이터 세트가 있는 상황에서 과학이 연합하여 생물학을 이해하고 모델링하는 방식을 혁신하기 시작할 때가 되었다."라고 말한다.

Cell 논문은 "AIVC는 컴퓨터 시스템, 현대 생성 AI 및 AI 에이전트, 생물학의 세계를 연결함으로써 궁극적으로 과학자들이 세포를 정보 처리 시스템으로 이해하고 생명에 대한 가상 묘사를 구축할 수 있도록 할 수 있다."라고 결론지었다.