지역별 MetaSUB의 글로벌 데이터 세트에 대한 mGPS 지리적 예측. 크레딧: Genome Biology and Evolution(2024). DOI: 10.1093/gbe/evae209
스웨덴 룬드 대학교(Lund University)가 이끄는 연구팀은 당신이 가장 최근에 방문한 장소를 추적하는 AI 도구를 개발했습니다. 이 도구는 위성 내비게이션 시스템처럼 작동하지만 호텔로 안내하는 대신 미생물의 지리적 출처를 식별합니다.
즉, 박테리아를 사용하여 누군가가 방금 해변에 갔는지, 도심에서 기차에서 내렸는지 또는 숲속을 산책했는지 확인할 수 있습니다. 이는 의학, 역학 및 법의학 분야에서 새로운 가능성을 열어줍니다.
미생물은 육안으로 볼 수 없는 박테리아와 같은 유기체입니다. "마이크로바이옴(microbiome)"이라는 단어는 특정 환경의 모든 미생물을 설명하는 데 사용됩니다. 마이크로바이옴 샘플의 지리적 출처를 확립하는 것은 지금까지 상당한 도전이었습니다.
‘게놈 생물학 및 진화(Genome Biology and Evolution)’ 저널에 발표된 새로운 연구에서 연구팀은 마이크로바이옴 지리적 구조(mGPS)라는 도구를 제시합니다. 이 기기는 획기적인 AI 기술을 사용하여 특정 수역, 국가 및 도시로 샘플을 현지화하는 고유한 기기입니다.
연구진은 많은 장소들이 독특한 박테리아 집단을 가지고 있기 때문에 기차역이나 버스 정류장에서 난간을 만지면 난간에 존재하는 박테리아가 인체에 옮겨오게 되고, 이 박테리아를 분석하면 역으로 옮겨온 정확한 장소로 다시 연결하는 데 사용할 수 있다는 것을 발견했습니다.
"인간의 DNA와 달리 인간의 마이크로바이옴은 우리가 다양한 환경과 접촉할 때 끊임없이 변화합니다. 최근 미생물이 어디에 있었는지 추적함으로써 질병의 확산을 이해하고, 잠재적인 감염원을 식별하고, 미생물 내성의 출현을 국소화할 수 있습니다. 이 추적은 또한 범죄 수사에 사용할 수 있는 법의학 키를 제공합니다"라고 이번 연구를 이끈 룬드 대학의 생물학 연구원 에란 엘하이크(Eran Elhaik)는 말합니다.
엘하이크의 연구팀이 박테리아를 이용해 당신이 방금 해변에 갔는지, 도심에서 기차에서 내렸는지, 아니면 숲속을 산책했는지를 판단하는 방법을 이해하려면, 먼저 미생물 군집이 인간 집단과 마찬가지로 특정한 지리적 흔적을 보인다는 것을 인식해야 한다. 일부 데이터는 전역인 반면 다른 데이터는 특정 지역 또는 환경으로 제한됩니다. 이 연구에서 연구진은 미세한 지문처럼 작용하는 박테리아에 초점을 맞췄습니다.
"우리는 도시 환경, 토양 및 해양 생태계의 마이크로바이옴 샘플에 대한 광범위한 데이터 세트를 분석하고 AI 모델을 훈련시켜 이러한 지문의 고유한 비율을 식별하고 지리적 좌표와 연결했습니다. 그 결과 마이크로바이옴 샘플의 소스 위치를 놀라운 정밀도로 정확히 찾아낼 수 있는 매우 강력한 도구로 판명되었습니다"라고 Elhaik은 말합니다.
연구진에 따르면, 이러한 돌파구는 53개 도시의 대중교통 시스템에서 채취한 4,135개의 샘플, 18개국의 237개 토양 샘플, 9개 수역의 131개 해양 샘플을 포함하여 다양한 환경에서 얻은 방대한 양의 마이크로바이옴 데이터 덕분에 가능했습니다. 연구팀은 도시 표본의 92%에 대해 도시의 출처를 정확히 찾아내는 데 성공했습니다.
홍콩에서 연구팀은 82%의 정확도로 샘플이 나온 지하철역을 정확히 찾아냈습니다. 그리고 뉴욕시에서는 mGPS가 키오스크의 마이크로바이옴과 단 1m 떨어진 손잡이를 구별할 수 있었습니다. 앞으로 마이크로바이옴 데이터의 양이 증가함에 따라 Elhaik은 이것이 법의학의 완전히 새로운 시대의 시작에 불과하다고 낙관합니다.
"우리는 미생물과 환경의 관계를 이해하기 시작한 지 얼마 되지 않았습니다. 우리는 이제 전체 도시의 마이크로바이옴을 매핑할 계획을 세우고 있으며, 이는 법의학 조사에 도움이 될 수 있으며 거리, 정원, 피부 및 신체에 서식하는 유기체를 알 수 있게 해줄 수 있습니다"라고 그는 말합니다.
이상의 기사는 2024년 11월 7일 Phys.org에 게재된 “A new GPS system for microorganisms could enhance forensic investigations”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : A new GPS system for microorganisms could enhance forensic investigations
* 추가정보 출처 : Microbiome Geographic Population Structure (mGPS) Detects Fine-Scale Geography | Genome Biology and Evolution | Oxford Academic
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