새로운 AI 도구, 당신이 가지고 있는 박테리아를 읽어 당신의 발걸음을 추적한다.
룬드 대학의 한 연구팀은 미생물을 분석하여 최근 인간의 위치를 추적할 수 있는 AI 도구인 미생물군 지리적 인구 구조(Microbiome Geographic Population Structure(mGPS))를 개발했다. 박테리아를 "지리적 지문"으로 사용하는 이 혁신적인 도구는 해변이나 도심과 같이 누군가가 있었던 곳을 식별할 수 있으며 의학, 역학 및 법의학에 사용할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
스웨덴 룬드 대학교의 연구팀은 가장 최근에 방문한 위치를 추적할 수 있는 AI 도구를 만들었다. 목적지에 도달하는 데 도움이 되는 기존의 내비게이션 시스템과 달리 이 도구는 미생물의 지리적 기원을 정확히 찾아낸다. 이 혁신을 통해 박테리아는 누군가가 최근에 해변을 방문했는지, 도심 기차역에서 내렸는지, 숲을 산책했는지 알 수 있다. 이를 통해 의학, 역학 및 법의학 분야에서 새로운 가능성이 열린다.
미생물은 육안으로는 보이지 않는 박테리아와 같은 유기체이다. 마이크로바이옴이라는 단어는 특정 환경에 있는 모든 미생물을 설명하는 데 사용된다. 지금까지 마이크로바이옴 샘플의 지리적 출처를 확립하는 것은 상당한 과제였다.
그러나 연구 저널인 지놈 생물학과 진화(Genome Biology and Evolution)에 발표된 새로운 연구에서 연구팀은 마이크로바이옴 지리적 개체군 구조(mGPS) 도구를 제시한다. 이것은 획기적인 AI 기술을 사용하여 샘플을 특정 수역, 국가 및 도시로 지역화하는 독특한 도구이다. 연구원들은 많은 장소에 고유한 박테리아 개체군이 있다는 것을 발견했는데, 따라서 기차역이나 버스 정류장에서 난간을 만지면 박테리아를 집어올 수 있으며, 이를 사용하여 정확한 장소로 다시 연결할 수 있다.
질병, 감염 및 법의학을 위한 미생물 시그니처 추적
"인간의 DNA와 달리 인간의 미생물군은 우리가 다른 환경에 접촉할 때 끊임없이 변화한다. 미생물이 최근에 어디에 있었는지 추적하면 질병 확산을 이해하고 잠재적인 감염원을 식별하며 미생물 내성의 출현을 지역화할 수 있다. 이 추적은 또한 범죄 수사에 사용할 수 있는 법의학적 열쇠를 제공한다."라고 새로운 연구를 이끈 룬드 대학교의 생물학 연구원인 에란 엘하이크가 말했다.
엘하이크의 팀이 박테리아를 사용하여 방금 해변에 갔는지, 도심에서 기차에서 내렸는지, 숲을 산책했는지를 판별하는 방법을 이해하려면 먼저 미생물 군집이 인간 집단과 마찬가지로 특정한 지리적 흔적을 보인다는 것을 인식해야 한다. 일부 데이터는 전 세계적인 반면 다른 데이터는 특정 지역이나 환경에 제한된다. 연구자들은 연구에서 미세한 지문처럼 작용하는 박테리아에 초점을 맞추었다.
"우리는 도시 환경, 토양, 해양 생태계의 미생물 군집 샘플에 대한 광범위한 데이터 세트를 분석하고 AI 모델을 훈련하여 이러한 지문의 고유한 비율을 식별하고 이를 지리적 좌표에 연결했다. 그 결과는 인상적인 정밀도로 미생물 군집 샘플의 출처를 정확히 찾을 수 있는 매우 강력한 도구로 밝혀졌다."라고 에란 엘하이크는 말한다.
도시 환경에서 도구의 정확도 테스트
연구원에 따르면, 이 획기적인 발견은 53개 도시의 대중교통 시스템에서 채취한 4,135개 샘플, 18개국에서 채취한 237개 토양 샘플, 9개 수역에서 채취한 131개 해양 샘플을 포함하여 다양한 환경에서 채취한 엄청난 양의 미생물군 데이터 덕분에 가능했다. 연구팀은 도시 샘플의 92%에 대해 도시 출처를 정확히 찾아내는 데 성공했다.
홍콩에서 연구팀은 샘플이 나온 지하철역을 82%의 정확도로 정확히 찾아냈다. 그리고 뉴욕시에서 mGPS는 키오스크의 미생물군과 불과 1m 떨어진 난간의 미생물군을 구별할 수 있었다. 앞으로 미생물군 데이터 볼륨이 증가함에 따라 에란 엘하이크는 이것이 법의학에서 완전히 새로운 시대의 시작일 뿐이라고 낙관하고 있다.
"우리는 미생물과 환경 간의 관계를 막 이해하기 시작했다. 그는 "우리는 현재 도시 전체의 미생물 군집을 지도화할 계획이다. 이는 법의학적 조사에 도움이 될 수 있고 우리의 거리, 정원, 피부, 신체에 서식하는 유기체를 알 수 있게 해줄 것이다."라고 말했다.
