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Nikkei X-TECH_2022.6.1

로봇과 AI로 실험실을 자동화
OIST가 추진하는 '인체를 통째로 검사'의 위력

로봇과 인공지능(AI)을 이용해 실험실을 자동화하여 인체의 종합적인 해석을 지원하는 프로젝트가 시작되었다. 오키나와과학기술대학원대학(OIST)과 Corundum Systems Biology(도쿄)의 공동연구 ‘MANTA 프로젝트’로, 24년도까지 완전 자동화를 구현한 실험실을 구축한다. 연간 10만명분의 검체를 처리할 수 있도록 할 계획이며, 개개인에 맞는 개별화 의료 등에 공헌하는 것을 목표로 한다.

22년 4월 25일 발표된 MANTA 프로젝트에서는 OIST 내에 설치하는 실험실에 각종 로봇이나 분석기기를 배치해 연계하고, 또한 각 기기에서 출력되는 데이터를 자동으로 통합하는 AI 등도 개발한다. 검체를 지정된 장소에 두면 전처리부터 실제 분석, 데이터 출력까지 자동으로 처리하는 시스템을 구축한다.

연구 대상은 인체의 생명 활동을 망라해 해석하는 ‘멀티오믹스(Multiomics)’와 세균 군집 조성 및 이들의 대사 산물을 분석하는 ‘마이크로바이옴(Microbiome)’이라 불리는 2개 영역이다. 인체 자체의 활동으로서의 멀티오믹스와, 인체에 영향을 주는 요인으로서의 마이크로바이옴이라는 두 가지 관점에서 방대한 데이터를 자동 취득, 해석해 인체를 통째로 이해하려는 것이 프로젝트의 골자다.

-- 중요한 것은 '표준화된 데이터'를 취할 수 있다는 것
Corundum의 오타케(大竹) 사장은 “MANTA 프로젝트의 목표는 자동화를 통해 표준화된 데이터를 싸고, 빠르게, 대량으로 취득하는 것이다”라고 말한다. 구축하는 실험실은 연간 10만명분의 검체를 처리할 수 있도록 할 계획이며, 해석에 드는 비용을 기존의 2분의 1로 줄이고, 처리 능력을 10배 정도로 높일 계획이다. 그러나 비용 경감이나 처리능력의 향상과 동등하게 중시하는 것이 있다. 바로 ‘표준화된 데이터’를 취득하는 것이다.

복수의 연구자가 실험을 진행할 경우, 숙련 레벨의 차이나 이용하는 기기의 차이로 인한 노이즈가 커질 우려가 있다. 일련의 실험을 시스템으로서 확립해 자동화하면 이러한 노이즈를 최소화할 수 있고 데이터의 품질과 재현성을 담보할 수 있다.

Corundum의 다나카(田中) 이사는 “기본적으로는 기존의 기기나 로봇을 어떻게 연결할 것인가 하는 방향으로 프로젝트를 추진하며, 그 자동화 시스템의 설계도가 프로젝트의 성과가 된다. 최신의 분석기기를 사용해 희귀한 데이터를 취할 필요는 없고, 다른 거점에도 그대로 이식할 수 있는 강인성(robustness)을 가진 시스템을 목표로 하고 있다”고 설명한다. 전 세계에서 비교 가능한 데이터를 대량으로 얻을 수 있게 되면 멀티오믹스나 마이크로바이옴 연구가 한층 더 가속화될 가능성이 있다.

-- 인체의 데이터화에 필수인 세균의 해석 --
멀티오믹스의 ‘오믹스(-omics)’란 ‘전체’라는 뜻의 접미사로, 예를 들어 유전정보의 종합적 해석은 ‘게노믹스(genomics, genome+omics)’, 단백질의 종합적 해석은 ‘프로테오믹스(proteomics, protein+omics)’ 등으로 불린다. 멀티오믹스는 이들 각 계층의 오믹스 해석을 통합한 개념으로, 인체의 생명활동을 종합적으로 해석하는 연구 영역이라 할 수 있다. 해석 대상은 게놈의 염기서열, 혈액 속 대사 산물이나 단백질 등 다양한 항목에 걸쳐 방대한 데이터를 다룰 필요가 있다.

한편 마이크로바이옴은 세균총으로 번역되며, 인체에 서식하는 세균 군집을 가리킨다. 장내 세균이 유명하지만 피부나 구강 내 등 다양한 부위에 세균 군집이 존재하는 것으로 알려져 있다. 세균 군집 조성이나 이들의 대사 산물을 해석하는 것이 마이크로바이옴 해석의 주요 내용이다.

인체 데이터를 취하기 위해 왜 마이크로바이옴의 해석이 필요한가? 오타케 사장은 “인체를 지구에 비유하면, 마이크로바이옴은 지구에 사는 생물 군집이다. 지구에 사는 생명의 활동이 지구 환경에 영향을 미치는 것을 이미지하면 알기 쉽다”고 설명한다.

수집한 인체 데이터는 건강 유지와 장수, 개별화 의료 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 프로젝트의 성과를 OIST에서 스핀오프하여, 학계뿐만 아니라 건강∙의료 관련 기업으로부터 분석을 수탁하는 사업으로 전개하는 것도 상정한다. 오타케 사장은 "이 자동화 실험실이 사이언스에 긍정적인 연쇄 작용을 초래하는 기점이 됐으면 좋겠다"고 기대했다.

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