국내 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 차세대 항암치료제 연구를 이끌 면역항암 세포 분석 기술을 개발했다.
카이스트는 박용근 물리학과 교수와 김찬혁 생명과학과 교수 공동연구진이 면역항암 세포 활동을 정밀하게 측정‧분석 가능한 3차원 AI 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
연구진이 개발한 AI 기술은 CAR(Chimeric Antigen Receptor) 유전자 재조합 치료법 연구에 활용됐다. CAR은 체내 면역세포를 추출해, 면역 능력을 강화시킨 뒤 다시 주입하는 암 치료법이다. 면역세포는 항체를 만드는 세포로 B세포와 T세포로 구분된다. 이중 T세포를 활용하는 CAR-T세포 치료는 세계적으로 효과가 인정돼 차세대 암 치료법으로 주목받고 있다.
하지만 CAR-T세포에 대한 생물학적 메커니즘은 밝혀진 바가 적다. CAR-T세포는 표적 암세포를 인지해 결합한 뒤 면역시냅스를 형성한다. 이에 암세포 사멸을 유도한다. 이런 과정에서 두 세포 간 거리 등 면역시냅스 정보는 CAR-T세포 활성화를 유도할 수 있는 것으로 알려졌다. 하지만 정밀 분석이 어려워 연구에 한계를 지녀왔다.
박용근 공동연구진은 이번에 개발한 AI 기술로 그동안 어려웠던 면역시냅스 정보 정량적 추출에 성공했다. 연구진은 3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해, 염색 등 사전 작업 없이도 살아있는 CAR-T세포와 표적 암세포 간 상호작용을 빠르게 측정해냈다. 이에 관찰하기 어려웠던 CAR-T세포와 암세포 간의 면역시냅스도 고해상도로 실시간 측정했다.
연구진은 측정한 3D 세포 영상을 분석하기 위해 인공지능 신경망(Convolutional Neural Network)을 활용했다. 이에 3차원 공간에서 면역시냅스 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술 자체 개발을 이뤄냈다.
연구진은 “이 기술을 활용해 빠르게 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적할 수 있었을 뿐만 아니라, 면역시냅스의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 확인했다” 라며 “AI 분석으로 추출한 3차원 면역시냅스 정보가 이후 새로운 표적 항암 치료제 초기 연구에 보탬이 될 것이라 기대하고 있다”라고 말했다.
이번 연구는 국제 생물학술지 이라이프(eLife)에 지난해 12월 온라인판 공개를 거쳐 지난 21일 공식 게재됐다.
AI타임스 장희수 기자 heehee2157@aitimes.com
