인공지능이 유전자 돌연변이도 예측한다

환자의 임상 증상과 생체 신호를 통해 질병을 예측하는 인공지능(AI) 모델 개발이 활발한 가운데, 인공지능이 유전자 돌연변이도 예측할 수 있다는 연구결과가 나와 주목된다.
연세대 강남세브란스병원 안과 한진우, 이준원 교수와 서울아산병원 안과 임현택 교수 연구팀은 인공지능을 통해 무홍채증에서 PAX6 유전자의 돌연변이를 예측하고 실험을 통해 인과관계성을 증명했다고 12일 밝혔다.
무홍채증은 안과의 대표적인 유전질환이다. 홍채가 정상적으로 형성되지 못해 시력 저하 및 눈떨림을 유발할 수 있다. 11번 염색체의 PAX6 유전자 돌연변이에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 동반된 WT1 유전자와 PAX6의 결손으로 생기는 경우 윌름종양이 발생할 수 있어 정확한 유전학적인 원인을 찾는 것이 중요하다.
연구팀은 기존 검사법으로는 유전자 돌연변이를 찾지 못했던 2명의 무홍채증 환자에게서 전장 유전체 염기서열분석과 인공지능 딥러닝 알고리즘을 이용해 비암호화 영역 및 인트론 부위의 새로운 변이를 발굴했다. 기능적 실험을 통해 이 부위에서 PAX6 유전자의 발현이 증가하는 것을 확인하고 유전자 전사 과정에서 이어맞추기(splicing)에 이상이 생겨 짧아진 전사체가 형성되는 것도 확인했다.

한진우 교수는 "차세대 염기서열 분석법(next generation sequencing; NGS)의 발달로 많은 유전질환의 원인 유전자 돌연변이가 밝혀졌다"라면서 "그러나 이는 대부분 단백질을 코딩하는 영역에서 돌연변이로, 그 밖의 발굴이 어려운 영역은 전장 유전체 염기서열분석과 인공지능 기반 여러 알고리즘으로 추정이 가능하다"고 말했다.
이준원 교수도 "이번 연구는 인공지능의 추정을 바탕으로 기능적 실험을 통해 인과관계성을 확인한 연구"라면서 "앞으로 인공지능을 활용해 유전질환의 원인 돌연변이를 찾는 연구의 한 예시가 될 수 있다"라고 덧붙였다.
이번 연구는 보건복지부 희귀질환과 학술용역과제, 아산생명과학연구원, 한국연구재단 개인기초연구사업(신진 연구)의 지원을 받아 수행됐다. 결과는 국제학술지 '인간 유전학 저널(Journal of Human Genetics)' 최근호에 게재됐다.
[이병문 의료선임기자]