GPT‑5의 도움을 받아 3년 묵은 수수께끼를 해결한 면역학자 데리야 우누트마즈

의사이자 면역학자인 데리야 우누트마즈는 오래전부터 인공지능에 관심을 가져왔습니다. 하지만 진정한 '깨달음의 순간'은 2025년 말에 찾아왔습니다. GPT‑5 Pro의 도움으로 인체가 암과 각종 질병에 맞서는 데 핵심적인 역할을 하는 특수 면역세포를 둘러싼 3년 된 수수께끼를 다시 파헤칠 수 있었던 때였습니다.

수수께끼의 핵심은 면역학의 고전적이면서도 중요한 질문이었는데, 바로 포도당이 T 세포의 발달과 분화에 미치는 영향에 대한 것이었습니다. T 세포는 바이러스 퇴치, 암세포 제거, 일부 박테리아·기생충 대응, 건강한 세포와 위협 요소 구별 등 신체 방어에 두루 관여하는 면역세포입니다. 발달 과정에서 암, 자가면역 질환, 감염 등에 영향을 미치는 다양한 기능을 맡게 됩니다. T 세포를 특정 방향으로 특화시키는 요인을 밝혀낸다면 이러한 질환의 이해와 치료에 큰 진전을 이룰 수 있습니다.

현재 잭슨 연구소와 코네티컷 대학교에 재직 중인 우누트마즈는 이제 핵심 요인이 된 AI 없이는 연구를 상상할 수 없다며, "두 손을 모두 잃거나 뇌의 절반을 잃는 것과 같습니다."라고 말합니다.

이 수수께끼는 2022년으로 거슬러 올라갑니다. 우누트마즈는 포도당이 T 세포 발달에 미치는 영향을 규명하기 위한 실험을 진행했습니다. 세포는 포도당을 연료원으로 쓸 뿐 아니라 단백질 합성과 다양한 생체 기능에도 활용합니다.

이 실험의 결과는 암, 자가면역 질환, 감염증 연구에 중요한 단서가 될 수 있었습니다. 그러나 당시 우누트마즈와 연구팀은 눈앞의 현상을 도무지 이해할 수 없었습니다.

선행 연구들은 포도당 대사가 T 세포의 분화 방식을 결정하는 데 영향을 미친다는 강력한 증거를 제시해 왔습니다. 이를 더 깊이 이해하기 위해 우누트마즈와 연구팀은 발달 초기의 T 세포를 저포도당 환경과 디옥시글루코스라는 포도당 유사 분자가 포함된 환경에 각각 노출시켰습니다. 디옥시글루코스는 세포가 포도당을 이용하는 것을 방해해 에너지 생산과 단백질 합성을 저해합니다. 단백질은 세포 내 활동을 조율하고 세포 외부와 정보를 주고받는 핵심 매개체입니다.

연구팀은 두 조건에서 비슷한 결과가 나올 것으로 예상했습니다. 두 케이스 모두 T 세포의 기능에 필요한 에너지인 포도당이 제한되었기 때문입니다. 그러나 실제 결과는 달랐습니다.

디옥시글루코스에 노출된 T 세포는 압도적으로 염증 반응 관련 세포로 분화했습니다. 저포도당 환경에서도 일부 T 세포가 같은 방향으로 분화했지만, 그 수는 디옥시글루코스 환경과 비교할 수 없을 만큼 적었습니다. 더 놀라운 점은, 디옥시글루코스를 제거한 뒤에도 초기 노출의 영향이 계속 유지됐다는 것이었습니다.

이 차이는 단순한 에너지 결핍으로는 설명되지 않았습니다. 다른 무언가가 작용하고 있었습니다. 하지만 우누트마즈와 연구팀은 원인을 끝내 밝히지 못했고, 실험을 잠시 접어둔 채 다른 긴급한 과제로 넘어갔습니다.

전환점은 2025년 말 GPT‑5 Pro 출시와 함께 찾아왔습니다. 우누트마즈는 보류했던 실험을 다시 꺼내 결과를 모델에 업로드하고 데이터 분석을 요청했습니다.

GPT‑5 Pro가 내놓은 분석은 명쾌했습니다. 디옥시글루코스가 IL-2라는 단백질의 합성을 방해했다는 것이었습니다. IL-2는 T 세포가 Th17이라는 염증 반응 세포로 분화하는 것을 억제하는 역할을 합니다. 즉 디옥시글루코스가 T 세포의 Th17 분화를 막는 장벽을 허물어버린 셈이었습니다. 저포도당 환경에서 Th17 분화가 훨씬 적게 일어난 이유도 이것으로 설명됩니다.

"GPT‑5가 내놓은 통찰은 정말 놀라웠습니다. 되돌아보면 완벽하게 맞아떨어지는 분석이었습니다." 우누트마즈가 말했습니다. 그의 전문 분야에서 조금 비껴난 영역이었기에 그 자신도, 연구팀 누구도 그 연관성을 포착하지 못했던 것이었습니다.

우누트마즈는 여기서 한발 더 나아가 GPT‑5가 실험 결과를 예측할 수 있는지 시험해 보기로 했습니다. 이미 수행한 적 있는 실험, 즉 특정 림프종을 표적으로 하는 T 세포 실험을 기준으로 삼았습니다. 실험에서는 CD8+라는 T 세포가 림프종 세포를 사멸시키는 능력이 향상된 것으로 나타난 바 있었습니다.

GPT‑5 Pro에 동일한 실험 시뮬레이션을 요청하자, 모델은 CD8+ 세포의 림프종 사멸 능력 향상을 정확히 예측해 냈습니다. 당시 우누트마즈가 결과를 아직 발표하지 않은 상태였으니, 모델이 인터넷에서 그 정보를 얻었을 가능성은 없었습니다.

"그 순간 저는, 이 모델들이 이제 정말로, 진정으로 이해하는 단계에 이르렀구나, 라고 느꼈습니다."

우누트마즈는 GPT‑5 Pro 같은 모델이 이제 연구자의 든든한 공동 연구자가 되었다고 말합니다. 매주 쏟아지는 수백 편의 학술 논문을 처리해 문헌 검토를 간소화하고, 아직 답을 찾지 못한 질문을 발굴하는 데 도움을 줍니다. 가설을 정교하게 다듬는 데도 기여해 가장 가치 있는 실험을 추려내는 시간을 크게 줄여줍니다.

우누트마즈는 말합니다. "가설을 검증하기 위해 시도할 수 있는 것은 무궁무진합니다. 수많은 접근 방식 중 어떤 것이 최선인지는 아무도 모릅니다." 그래서 그는 GPT‑5 Pro로 실험을 시뮬레이션하고 결과를 예측해 실험실에서 반복할 가치가 있는 실험을 추립니다. 이 과정에서 몇 주, 몇 달, 심지어 몇 년의 연구 기간이 단축될 수 있어 생물학 분야 전체의 발전 속도가 획기적으로 빨라질 수 있습니다.

그럼에도 분야에 대한 전문성은 여전히 중요합니다. AI가 통찰을 제시할 수는 있지만, 그 중요성과 타당성을 판단하는 것은 결국 사람의 몫입니다. 우누트마즈 같은 전문 지식이 없었다면 GPT‑5 Pro가 면역세포 실험에서 포착한 기전적 통찰이 얼마나 중요한지 알아채지 못했을 것입니다.

인사이트를 도출하고 업무 속도를 개선할 수 있다는 점에서 책임감 있는 활용이 더욱 중요합니다. AI는 생물학 및 의학 연구를 가속화하는 강력한 도구가 될 수 있지만, 동시에 생물, 화학 무기 개발을 시도하는 악의적 행위자들의 진입 장벽도 낮출 수 있습니다. OpenAI의 준비성 평가 프레임워크는 이러한 위험을 추적하고 심각한 피해를 초래할 수 있는 AI 역량에 안전장치를 구축하는 방향을 제시합니다.

우누트마즈는 AI의 미래를 낙관합니다. 인터넷도, 산업혁명도 비교 대상이 되지 않는, 전례 없는 변화라고 그는 말합니다. 최근에는 Codex, GPT‑5.2 심층 리서치 등 고급 AI 도구를 활용해 대규모 암 돌연변이 데이터세트를 구축하고, 정밀 면역치료 발전을 목표로 한 방대한 T 세포 중심 초안 교재를 포함한 연구 자료를 만드는 작업에 매진하고 있습니다.

우누트마즈는 이 발견의 시대를 함께 살아간다는 사실에 감사함을 느낍니다. "역사적인 순간을 눈앞에서 목격하는 것도 모자라 조금이나마 함께할 수 있다는 것이 정말 큰 행운이자 영광입니다."