AI로 면역항암세포 분석… 표적 항암 치료제 개발에 활용

KAIST 박용근·김찬혁 교수팀, 면역항암 세포 3D 분석 기술 개발

한국과학기술원 연구진이 3차원 세포 분석 기술을 이용해 암세포(보라색)와 면역항암 CAR-T세포(파란색)간 상호작용이 일어나는 순간을 포착했다. KAIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 인공지능(AI)를 이용해 면역항암 세포를 3차원으로 분석하는 기술을 개발했다. 이 기술로 체외에서 면역능력을 강화시킨 면역항암 CAR-T세포와 암세포간 면역 시냅스 구조 및 활동을 분석하는데 성공했다. 연구진은 향후 새로운 표적 항암 치료제를 개발하는 초기 연구에 활용될 것으로 전망했다.

한국과학기술원(KAIST)는 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수팀이 CAR-T세포의 면역 시냅스(IS)를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해, 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 세포간 상호작용을 고속으로 측정했다. 또 기존에는 관찰하기 어려운 CAR-T와 암세포 간의 IS를 고해상도로 실시간 측정했다. 이렇게 측정된 3D 세포 영상을 AI 신경망을 이용해 분석하고 3D로 정확하게 IS 정보를 추출해냈다.

그결과 빠른 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적했을 뿐만 아니라, IS가 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있다는 것을 밝혀냈다.

KAIST 물리학과 이무성 박사과정 학생, 생명과학과 이영호 박사, 물리학과 송진엽 학부생(현 MIT 물리학과 박사과정)이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제적으로 권위있는 생물학술지 '이라이프(eLife)'에 지난해 12월 17일자로 온라인에 공개, 올해 1월 21일로 공식 출판됐다.

왼쪽 위부터 시계방향으로 KAIST 물리학과 박용근 교수, 생명과학과 김찬혁 교수, 생명과학과 이영호 박사, 이무성 박사과정 학생. KAIST 제공

한편, 체내에서 면역세포를 추출해 체외에서 면역 능력을 강화시킨 뒤 다시 환자에게 주입해 암을 치료하는 방식을 '입양전달 면역세포 치료'라 한다. 면역세포 치료법 중 특히 주목받는 기술인 '키메릭 항원 수용체(CAR)'는 유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형한 뒤 암세포를 죽이는 치료법이다.

특히 CAR-T세포 치료는 높은 치료 효과로 큰 주목을 받으며 차세대 암 치료제로 급부상하고 있다. 2017년 난치성 B세포 급성 림프구성 백혈병 치료제 판매 승인을 시작으로 현재 3개의 CAR-T 치료제가 판매 승인을 받았다. 이후 전 세계적으로 약 1000건 이상의 임상 시험이 진행중이다. 그러나 아직 우리나라에서 진행중인 임상시험은 전무하다.

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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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