KAIST, AI 이용 면역항암 세포 3차원 분석기술 개발

새로운 표적 항암 치료제 연구 활용 기대

개발된 기술이 적용된 3D 영상. (좌측: 인공지능으로 분석된 3D 비표지 홀로그래피 영상. 보라색 – 타겟 암 세포, 파란색 – CAR-T 세포, 우측: 2차원 누적 영상. 우측 하단: 추출된 IS 영상 정보)(사진제공:KAIST)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = KAIST는 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀이 면역항암 세포의 활동을 정밀하게 측정하고 분석할 수 있는 새로운 3차원 인공지능 분석기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

면역세포 치료 방법 중 특히 주목받고 있는 것은 `CAR(Chimeric Antigen Receptor)'기술이다.

유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료 방법이다.

공동연구팀은 CAR-T세포의 IS를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 CAR-T세포와 표적 암세포 간의 상호작용을 고속으로 측정했다.

또, 기존에는 관찰하기 어려운 CAR-T와 암세포 간의 IS를 고해상도로 실시간 측정했다.

연구팀은 이렇게 측정된 3D 세포 영상을 인공지능 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 이용해 분석, 3차원 공간에서 정확하게 IS 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술을 개발했다.


연구팀은 개발된 기술을 활용해 빠른 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적할 수 있었다.

또, IS의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 확인했다.



연구팀은 3차원 IS 정보가 새로운 표적 항암 치료제의 초기 연구에 필요한 정량적 지표를 제공할 것으로 기대하고 있다.

참여 연구진들 모습.(왼쪽 위부터 시계방향으로) KAIST 물리학과 박용근 교수, 생명과학과 김찬혁 교수, 생명과학과 이영호 박사, 물리학과 이무성 박사과정© 뉴스1

이번 연구에는 KAIST 기술을 바탕으로 창업한 두 기업이 공동으로 참여했다.

3차원 홀로그래픽 현미경을 상업화한 토모큐브社의 현미경 장비를 이용해 면역세포가 측정됐고, 토모큐브 社의 인공지능 연구팀이 알고리즘 개발에 참여했다.



또, 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업인 ㈜큐로셀이 이번 연구에 공동 참여해 이와 같은 결과를 낼 수 있었다.

한편, 이번 연구 성과는 국제 생물학술지 `이라이프(eLife)' 2021년 1월21일 자에 공식 출판됐다.

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