국내 연구진이 인공지능(AI) 기술로 새로운 항암 치료법을 찾은 연구를 발표했다.
포항공과대학교(POSTECH)는 김상욱 생명과학과 · 융합대학원 교수, 이주훈 생명과학과 박사 연구팀이 마이크로바이옴 치료제 개발회사인 이뮤노바이옴과 공동연구를 통해 세포와 세포 사이의 커뮤니케이션을 학습시킨 AI로 면역 항암 치료의 약물 반응성을 예측하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 이 연구는 국제 학술지인 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난달 31일 게재됐다.
면역세포가 암세포와 정상 세포를 제대로 식별하지 못하면 자가면역질환이 발생한다. 면역 관문(immune checkpoint)은 이를 방지하고 자체 조직에 대한 공격을 제어하는 곳이다. 문제는 암세포가 종종 이 관문을 악용해 면역세포 공격을 피할 수 있다는 것이다. 이에 최근 면역 시스템을 활성화하는 면역 관문 억제제(Immune Checkpoint Inhibitors, 이하 ICI)를 사용한 항암 치료가 주목받고 있다.
다만 환자마다 유전적 · 환경적 요인과 종양 특성이 다양해 하나의 ICI에 반응하는 환자는 3분의 1 미만이다. 효율적인 항암 치료를 위해 환자 반응을 예측해야 한다.
연구팀은 2022년 세포 안에서 일어나는 단백질 간 상호작용을 컴퓨터에 학습시켜 면역 항암 치료 효과를 예측하는 AI 모델을 개발했다. 이번 연구에서는 세포 밖에서 일어나는 세포 간 네트워크를 학습하는 AI을 개발해 환자의 반응을 예측했다. 사람들이 SNS를 통해 서로 소통하듯 암세포와 면역세포 간 네트워크를 분석해 ICI에 대한 환자 반응성을 예측하는 기계 학습 모델을 만든 것이다.
또 해당 핵심 통신 경로를 담당하는 수 · 송신 세포도 찾아냈다. 이 모델은 흑색종, 위암, 폐암, 방광암 등 4개의 종양 세포를 가진 700명의 환자 샘플 분석에서 높은 정확도로 ICI에 대한 반응 여부와 내성을 예측했다.
김상욱 교수는 “환자별 치료 전략을 세워 맞춤형 면역 항암 치료가 가능해질 것”이라며 “세포 간 통신 네트워크는 면역계가 움직이는 기본 원리로 다른 면역 질환에서도 환자 맞춤형 치료법을 개발하는 데 적용할 수 있다”고 말했다.
임신혁 이뮤노바이옴 대표는 “이 기술을 활용해 추진 중인 마이크로바이옴 치료제 개발 기간을 획기적으로 단축할 것”이라고 전했다.