AI로 예측해보는 방부제의 간 독성

알약을 먹었다. 입에서 식도로, 식도에서 위로, 위에서 소장으로, 소장에서 대장으로 이동한다. 뱃 속에서 녹아나온 약의 성분들이 몸속으로 흡수된다.  흡수된 약은 가장 먼저 간으로 이동한다. 간에서 해독 작용을 거쳐서 혈액으로 간다. 이렇게 우리 몸 속에 약이 들어오게 된다. 그런데 약만 이렇게 이동하지 않는다. 어떤 화학물질이든 입으로 먹었으면 이 과정을 거쳐서 몸 속으로 흡수된다. 간의 해독작용 덕분에 소량의 화학물질 정도는 몸에 별 문제를 일으키지 않고 배출이 된다. 간의 이러한 능력 덕분에 몸에 유입된 화학물질에 가장 영향을 많이 받는 곳도 간이다. 간에서 해독작용이 일어나는 동안 간에 안 좋은 영향을 미치기도 한다.

 

신약을 개발할 때 환자들에게 약을 투여하는 임상 시험을 하게 되는데, 환자가 약을 장기 복용할 경우 간에서 문제가 많이 발생한다. 그래서 간에 해로운 영향을 미치는지 예측해보는 것은 신약 개발에서도 굉장히 중요한 연구다. 그래서 그런지 간 독성 연구는 거의 의약품에 대해서 이루어져 있다. 식품에 포함된 방부제를 먹었을 때 간에는 어떤 영향을 미치게 될까? 

잘 모르겠어서 AI 모델로 예측을 한번 해보기로 했다.

 

방부제: 안식향산 구조 정보

 

Pubchem에서 구조 정보를 찾았으니 VEGA에서 예측을 해보기로 했다. 위에서 Isomeric SMILES 다음에 있는 문자열 (C1=CC=...)을 복사한 다음 VEGA에 붙여넣기를 하면 된다. 그리고 옆에 있는 + 버튼을 눌러주면 입력이 완료된다.

Insert SMILES에 구조 붙여놓고

 

+ 버튼을 누르면 구조가 아래 테이블에 등록된다 (구조 입력 완료)

 

그러면 SELECT 탭으로 넘어가면 된다. 그러면 다양한 예측 모델들의 리스트를 볼 수 있다. 사람에게서 확인할 수 있는 독성을 예측하는 모델이 100개 정도 있다. 유럽의 연구 과제로 수행된 데이터들로 개발된 모델들이다. 세금으로 만들었으니 공개를 해야 된다는 입장이다. Open Research 의 트렌드다. 요즘엔 논문 낼 때도 가능하면 데이터를 공개하라고 권유한다. 일단 간 독성을 알아보기로 했으니, 간 독성 (hepatotoxicity) 모델을 선택하면 된다.

 

간 독성 모델 선택

 

모델을 선택했다면 그 다음 탭인 EXPORT로 넘어가면 된다. 예측 결과를 어떻게 확인할 것인지 선택해야 한다. 크게 2가지 형태로 결과를 제공한다. 하나는 결과 레포트를 출력하는 방식. 다른 하나는 간단하게 요약된 결과만 보는 방식이다.

 

출력 방식을 선택

 

여기서 파일이 저장될 경로를 지정해줘야 한다. 그러면 지정된 경로에 결과 보고서 파일이 생성된다. PDF 파일로 만들어 진다. 오른 편에 있는 CSV 파일은 띄워쓰기 혹은 탭으로 분리된 파일이다. 예측 값과 관련 정보만 간단하게 정리해서 출력해준다. 경로 지정까지 했다면 그 밑에 PREDICT 버튼을 누르면 예측 완료.

 

VEGA 계산 완료

 

예측 과정을 천천히 설명해준다.

Starting models execution: 모델 실행 시작

Initializing molecular descriptors engine: 분자 구조를 숫자 값으로 전환

Runnin models: 모델 계산

Models execution completed: 모델 실행 완료

Generating PDF single document: PDF 파일 생성

Report generation copmleted: PDF 파일 생성 완료

총 계산 시간은 2초가 걸렸다. 금방 할 수 있는 작업이다.

 

레포트를 열어보면 첫화면은 아래와 같다.

보고서 첫 페이지

 

그리고 바로 다음 장에 결과가 나온다.

결과는? Non-toxic. 간 독성이 확인된 결과는 없다는 뜻이다.

예측 결과

 

정확하게는 실험 값이 이미 데이터에 있었다. 그래서 실험 값을 보여줬다. 예측 값보다 실험 결과가 더 신뢰도가 높다. 실험에서는 독성이 없다고 확인된 물질이라고 생각된다. 예측 결과는 잘 모르겠다고 했다. 마지막 장에서 모델에 대한 자세한 설명은 모델에 대한 설명 문서를 찾아보라고 한다. 일단 안식향산은 간에는 크게 무리를 주지 않는 물질이라고 생각된다.

모델에 대한 상세한 결과는 다음 글에서 정리해봐야겠다.