실제 암세포로 키운 인공 종양에 AI 적용
실제 암세포로 키운 인공 종양에 AI 적용
실제 암세포로 키운 인공 종양에 AI 적용
암 치료의 새 장을 여는 흥미로운 발전이 최근 공개되었습니다.
실제 환자에게서 채취한 암세포를 체내 환경과 유사하게 재현해 키울 수 있는 혁신적인 3D 프린팅 인공 종양 조직이 개발된 것입니다.
이러한 기술은 인공지능(AI)을 이용해 암 조직의 성장 사진을 분석하고 예후를 예측함으로써 환자 맞춤형 치료를 지원할 수 있습니다.
울산과학기술원(UNIST)의 박태은·강현욱 교수 및 서울아산병원의 명승재 교수 연구팀은
어려운 고경도와 저산소 환경을 자연스럽게 재현한 인공 암 조직 ‘Eba-PDO’를 구현했습니다.
이 연구 결과는 세계적으로 권위 있는 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 3월 게재되었습니다.
암세포는 빠르게 성장하여 밀도가 높아지면서 일반 조직보다 더 딱딱하고 산소가 부족한 환경에서 자라게 됩니다.
종전의 인공 암 조직은 이러한 조건을 충분히 모사하지 못 했으며, 그로 인해 암세포의 성장과 약물 반응이 왜곡될 가능성이 있었습니다.
이를 해결하기 위해 연구진은 암세포를 3차원으로 배양한 후 바이오잉크와 혼합하여 프린팅하는 새로운 방법을 제시했습니다.
이 바이오잉크는 젤라틴과 세포외기질 성분을 결합하여 실제 암과 유사한 환경을 조성할 수 있도록 설계되었습니다.
이 인공 암 조직은 동일 환자 내에서 일정한 형태를 유지하고, 환자에 따라 크기와 모양이 변하기도 했습니다.
특히 기존 인공 조직에 비해 실제 암 조직에 가까운 유전자 발현 유사성을 나타냈으며
각 환자가 보여주는 5-플루오로우라실(5-FU) 항암제에 대한 반응성의 차이도 효과적으로 재현했습니다.
또한 연구진은 CEACAM5 유전자 발현 예측을 위한 AI를 개발했습니다.
CEACAM5는 대장암 등 고형암에서 주로 발견되는 단백질로, 전이를 촉진하고 항암제 내성을 증가시키는 것으로 알려져 있습니다.
인공 암 조직에서 이 단백질이 과발현되면 암 조직이 덜 조밀해지며 균형이 깨지는 특징을 보이며
AI는 이러한 형태 변화를 학습하여 유전자 발현량을 정확히 예측하도록 훈련되었습니다.
암세포는 빠르게 성장하여 밀도가 높아지면서 일반 조직보다 더 딱딱하고 산소가 부족한 환경에서 자라게 됩니다.
종전의 인공 암 조직은 이러한 조건을 충분히 모사하지 못 했으며, 그로 인해 암세포의 성장과 약물 반응이 왜곡될 가능성이 있었습니다.
이를 해결하기 위해 연구진은 암세포를 3차원으로 배양한 후 바이오잉크와 혼합하여 프린팅하는 새로운 방법을 제시했습니다.
이 바이오잉크는 젤라틴과 세포외기질 성분을 결합하여 실제 암과 유사한 환경을 조성할 수 있도록 설계되었습니다.
실험에서 AI는 대장암 예후 예측 중 주요 표지 유전자를 99% 정확도로 판별했습니다.
연구진은 "실제 암세포의 성장을 체외에서 재현하고 분석하는 이 방법이 보다 세밀한 환자 맞춤형 치료 가능성을 열어줄 것"이라며
"앞으로 면역세포나 혈관 구조를 포함하여 더욱 정교한 인공 암 모델로 발전시킬 계획"이라고 기대감을 드러냈습니다.
