구글, 자율형 습식 실험실 연구 세 가지 공개

구글 리서치가 AI 에이전트의 설계와 실험실 로봇의 실행을 연결하는 연구 기반을 공개했다. 압타머 실험에서는 설계와 실험, 결과 분석을 세 차례 반복해 α-트롬빈 결합률 42.1%와 표적 특이도 98.5%를 기록했다고 밝혔다.

구글 리서치(Google Research)는 10월 16일 자율형 습식 실험실 구축을 위한 연구 세 가지를 소개했다. 습식 실험실은 시험관과 시약, 장비를 이용해 생물학적 현상을 직접 측정하는 공간이다. 연구진이 제시한 목표는 AI 에이전트가 후보를 설계하고 로봇이 실험한 뒤, 결과를 분석해 다음 실험에 반영하는 반복 과정이다.

연구의 기반인 VERID는 ‘Verified Infrastructure for Discovery Laboratories’의 약자로, 실험실 작업 공간을 디지털로 기록하는 프레임워크다. 로봇 팔의 위치와 실험 플레이트 각 웰의 액체량, 시약 종류, 피펫 팁 재고 등을 실시간으로 관리한다. 구글 리서치는 VERID가 오픈소스 PyLabRobot 프레임워크 위에 구축됐다고 설명했다.

AI 에이전트는 실험실 상태를 조회해 절차를 계획하고, 실행 전 가상 시뮬레이션을 거친다. 통로가 좁아 로봇이 수행할 수 없는 동작이나 시약이 부족한 웰에서 액체를 취하는 명령은 실행 전에 차단된다. 실행 영상과 동작 기록은 재현성과 오류 추적에 활용된다.

구글 연구진은 압타머 실험으로 AI 에이전트가 결과를 다음 설계에 반영하는 과정을 시험했다. 압타머는 특정 표적 단백질에 결합하도록 설계한 짧은 DNA 서열이다. 연구진은 미오글로빈과 혈액 응고에 관여하는 단백질 α-트롬빈을 표적으로 삼았다.

α-트롬빈 실험 첫 라운드에서는 결합 후보가 나오지 않았다. 연구진은 고정된 프라이머 서열이 후보의 접힘을 방해한 문제를 확인하고 설계를 수정했다. 세 번째 라운드에서 결합률은 42.1%, 표적 특이도는 98.5%였다.

미오글로빈 실험에서는 표적이 아닌 물질에도 달라붙는 서열이 늘어나는 문제가 나타나 설계 규칙을 바꿨다. 세 번째 라운드 결합률은 33.5%로 발표됐다. 압타머 탐색의 설계·실험·분석 과정은 한 차례에 7~10일이 걸렸다고 구글은 설명했다.

이 결과는 각각의 표적과 실험 조건에서 나온 수치다. 구글 리서치는 압타머 실험을 신약 후보의 안전성이나 효능을 입증한 결과로 제시하지 않았다. 압타머의 결합률과 표적 특이도는 서로 다른 지표다.

구글 리서치는 별도의 단백질 설계 연구에서 고형암에 과발현되는 FAP 단백질을 표적으로 삼아 한 자릿수 나노몰 수준의 결합 친화도를 보인 후보를 만들었다고 밝혔다. 결합 친화도는 두 분자가 얼마나 강하게 결합하는지를 나타낸다. 이 결과는 압타머 연구와 별도 흐름에서 나와 압타머의 결합률과 직접 비교할 수 없다.

이번 연구는 계산상 유망한 분자를 제안하는 일과 실제 실험에서 작동하는 후보를 찾는 일 사이에 검증 과정이 필요함을 보여준다. 구글 리서치는 컴퓨터 기반 설계만으로는 시약 상태나 액체 이동 과정 등 실험 변수를 모두 예측하기 어렵다고 설명했다.

구글 리서치는 감염성이 없고 기능 획득 위험이 없는 실험계를 시험대로 골랐다. 설계 서열의 생물보안 검토와 로봇 실행 전 시뮬레이션, 사람의 서열 승인 및 실험 절차 검토도 안전장치로 제시했다.

다만 에이전트가 실제 표적 결합 대신 실험상의 편법을 최적화하지 않도록 하고, 여러 단계의 실험 절차와 에이전트의 판단·실행을 지속해서 감독하는 과제가 남아 있다고 구글 리서치는 밝혔다. 이번 발표는 초기 실험 사례로, 신약 개발 비용이나 기간에 미칠 영향은 제시하지 않았다.