서울대학교 공과대학과 한양대학교 공동 연구팀이 생성형 인공지능(AI)을 활용해 원하는 형태의 DNA 나노구조체를 자동으로 설계할 수 있는 기술을 개발했다.
서울대 기계공학부 김도년 교수 연구팀과 한양대 바이오신약융합학부 이찬석 교수 연구팀은 사용자가 입력한 2차원 또는 3차원 형상을 기반으로 DNA 종이접기(DNA Origami) 구조체를 자동 설계하는 생성형 AI 모델 ‘Generative SNUPI’를 개발했다고 밝혔다.
DNA 종이접기 기술은 하나의 긴 DNA 가닥과 수백 개의 짧은 DNA 가닥을 이용해 나노미터 수준의 정밀 구조체를 제작하는 기술이다. 그동안 규칙적인 형태의 구조 설계에는 활용돼 왔지만 복잡한 곡면이나 자유형 구조를 설계하기 위해서는 전문가의 수작업과 반복적인 검증 과정이 필요했다.
연구팀이 개발한 Generative SNUPI는 자체 개발한 DNA 구조 해석 플랫폼 ‘SNUPI’와 확산 기반 생성형 AI 모델을 결합한 기술이다. 사용자가 원하는 형상의 윤곽선을 입력하면 AI가 DNA 염기의 3차원 배치와 구조체 형성에 필요한 결합 경로를 자동 설계해 제작에 필요한 DNA 염기서열까지 제시한다.
연구팀은 실험을 통해 다양한 비정형 구조체를 제작하는 데 성공했으며, 형태가 변화하는 가변형 구조체와 여러 구조체를 연결할 수 있는 모듈형 구조체 설계도 가능하다는 점을 확인했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 Nature Communications에 게재됐다.
연구진은 이번 기술이 DNA 나노구조체 설계의 진입 장벽을 낮추고 설계·검증에 필요한 시간과 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 분자로봇, 바이오센서, 약물 전달체 등 차세대 나노바이오 기술 분야에서 활용 가능성이 높다고 설명했다.
특히 환경 변화에 따라 형태를 바꾸는 분자로봇, 질병 진단용 바이오센서, 표적 약물 전달 시스템 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있으며, 향후 정밀의료와 신약 개발 분야에도 기여할 수 있을 것으로 전망된다.
연구팀은 앞으로 생성된 구조체의 안정성과 설계 정확도를 높이는 후속 연구를 진행하는 한편, 실험 자동화 기술과 연계해 DNA 나노구조체의 설계부터 제작, 검증까지 전 과정을 자동화하는 방향으로 연구를 확대할 계획이다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견·신진연구자 지원사업과 국가슈퍼컴퓨팅센터 연구개발 지원 프로그램 등의 지원을 받아 수행됐다.
BEST 뉴스
-
Artel, 차세대 방송 환경 겨냥한 통신사업자급 PTP 스위치 출시… 실시간 미디어 네트워크 정밀성 강화
▲ Quarra 스위치 제품군의 최신 모델인 Quarra PTP-10GSE12SFP는 프로 AV와 방송, 공장 자동화, 4G·5G 모바일 백홀 환경을 위해 설계됐다 [사진=Artel Video Systems] 전문 AV와 방송, 산업 네트워크 솔루션 기업인 Artel Video Systems가 차세대 방송 및 산업용 네트워크 환경을 ... -
필립스코리아-영남대학교의료원, AI 기반 저선량 CT 임상 확대 맞손…환자 안전·진단 품질 동시 강화
▲필립스코리아-영남대학교의료원, AI 기반 저선량 CT 임상 확대 맞손 [사진=필립스코리아+영남대학교의료원] 필립스코리아와 영남대학교의료원이 인공지능(AI) 기반 저선량 CT 기술의 임상 적용 확대를 위해 손을 맞잡았다. 방사선 노출은 최소화하면서도 진단 정확도를 유지할 수... -
인간 뇌 닮은 AI 칩, 처리속도 4배·전력효율 5배 향상…차세대 엣지 AI 시대 앞당긴다
▲ 기사의 이해를 돕기 위한 이미지 [사진=gemini 생성이미지] 인간의 뇌처럼 정보를 처리하는 차세대 인공지능(AI) 반도체 기술이 기존 뉴로모픽 컴퓨팅의 한계를 크게 뛰어넘으며 주목받고 있다. 영국 임페리얼 칼리지 런던과 스위스 취리히연방공대(ETH Zurich), 옥스퍼드대학교... -
중성원자 기반 양자컴퓨터, 오류 정정의 벽을 넘다
▲ a . 우리는 내결함성 처리의 핵심 구성 요소를 연구합니다. 광학 집게에 포획된 재구성 가능한 원자 배열을 기반으로 하는 아키텍처를 사용하며, 이 아키텍처에서 논리 프로세서는 저장, 얽힘, 판독 및 저장소 영역으로 분할됩니다. 기본 물리적 메커니즘을 식별하고 특성화합니다. b . 비파괴적이고 ... -
콩가텍, AMD 라이젠 AI 임베디드 X100 기반 COM-HPC 모듈 출시… 피지컬 AI 성능 강화
▲콩가텍, AMD 라이젠 AI 임베디드 X100 시리즈 기반 COM-HPC 클라이언트 모듈 conga-HPCcRX1 출시 [사진=콩가텍] 임베디드 및 에지 컴퓨팅 솔루션 전문기업 콩가텍(congatec)이 AMD 라이젠 AI 임베디드 X100 시리즈 프로세서를 탑재한 COM-HPC 클라이언트 모듈 'conga-HPC/cRX1'을... -
AI가 40년 세계 인구 이동의 지도를 다시 그렸다…네이처, 딥러닝으로 국제이주 흐름 첫 정밀 복원
▲ AI가 40년 세계 인구 이동의 지도를 다시 그렸다. [사진=gemini 생성이미지] 인공지능(AI) 딥러닝 기술이 지난 수십 년간의 세계 인구 이동 흐름을 가장 정밀하게 복원하는 데 성공했다. 기존 국제이주 통계의 한계를 극복해 국가 간 연간 이동 규모를 고해상도로 추적할 수 있...




