Digital Driven Microbiome


바이오 기술의 새로운 패러다임

바이오 기술은 인공지능과의 결합으로 새로운 패러다임의 시대가 열렸습니다. IT 기술은 수학이 기반이 되어 다른 기술과 융합이 되면서 해당 산업을 크게 키웠다면, 바이오 기술은 인공지능이 기반이 되어 다른 기술을 융합하면서 해당 산업을 크게 키울 것입니다.

최근 DeepMind는 AlphaFold2 프로젝트를 통해서 바이오에서 풀어야 할 가장 큰 난제 중 하나였던 단백질 3차원 접힘(folding) 문제를 인공지능과 단백질 구조 사이언스와의 결합으로 해결하였습니다.

Washington 대학의 Jeffrey Gordon 교수 그룹에서는 방글라데시의 영양실조 어린이들을 대상으로 하여 6가지 식재료를 조합하여 식이 보충제를 통한 ‘Formulation’ 개념으로 마이크로바이옴 네트워크의 정상화를 통해 영양실조를 치료하였습니다.

AlphaFold2 Protein Structure Database

Blanton et al, Science 2016
Chen et al, NEJM 2021


Macromolecule-Microbiome-Metabolite




명제

장내 마이크로바이옴은 질환과 큰 관련성이 있고, 질환자의 경우 정상인의 범위에서 마이크로바이옴 네트워크가 크게 벗어나 있습니다.


마이크로바이옴 네트워크 분석을 제대로 분석할 수 있다면 마이크로바이옴 관련 질환들을 정확하게 케어할 수 있지 않을까요?

해결점

  • 마이크로바이옴 관련 질환은 대부분의 경우 특정 균주가 아니라 마이크로바이옴 네트워크가 중요합니다. (생태계가 중요)

  • 마이크로바이옴 네트워크는 섭취하는 Macromolecule(Food, Plant), Microbiome, Metabolite로 구성됩니다.

  • 마이크로바이옴 네트워크가 정상에서 벗어난 질환자의 경우 정상인과 다르게 섭취하는 Macromolecule로서 마이크로바이옴 네트워크를 변화시킵니다(ex. 식이섬유 -> SCFA).

  • Macromolecule-Microbiome-Metabolite 간의 상호작용을 모델링한 Discovery Platform은 환자 특이적 특성을 발굴하여 질환자들에 대한 초개인화 맞춤형 케어가 가능합니다.