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KAIST 인공지능 면역항암 세포 정밀 분석 기법 열어

이근영 기자

geunyunglee@

기사입력 : 2021-02-02 11:15

물리학과 박용근 교수, 생명과학과 김찬혁 교수 공동으로 3차원 면역항암 세포 메커니즘 밝혀

KAIST 물리학과 박용근 교수 (사진=KAIST 제공)

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[한국금융신문 이근영 기자]
3차원 인공지능 면역항암 세포 분석 기술이 열렸다. KAIST 물리학과 박용근 교수와 생명과학과 김찬혁 교수는 면역항암 CAR-T 세포와 표적 암세포 간 면역 시냅스 구조와 활동을 정밀하게 분석하는 기술을 개발했다. 관련 연구는 한국연구재단 리더 연구 사업, 바이오·의료기술 개발사업, 중간연구자 지원사업, KAIST Up program의 지원으로 수행되었다.

3차원 인공지능 면역항암 세포 분석 기술은 KAIST 기술 창업 기업이 협업하여 공동으로 이룬 성과이다. 연구에 참여한 KAIST 박용근 교수는 레이저 광학 기술을 이용한 생명과학, 의학 문제를 연구하는 의광학(biomedical optics)분야 전문가이다. 3차원 홀로그래픽 현미경 기술로 ㈜토모큐브 및 ㈜더 웨이브톡을 창업했다.

김찬혁 교수는 국내 최초 CAR-T 치료제 개발기업인 ㈜큐로셀을 창업했다. 지난해 8월 440억 원 규모의 시리즈 C 투자유치에 성공했으며 CAR-T 치료제인 ‘CRC01’의 연내 임상 개시와 후속 파이프라인 개발을 가속화하고 있다.

박 교수가 창업한 ㈜토모큐브가 현미경 장비를 이용해 면역세포를 측정하고 인공지능 알고리즘을 개발했다. 김 교수의 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업 ㈜큐로셀이 유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료 과정의 결과를 낸 것이다.

면역항암 세포 치료는 인체에 면역세포인 수지상세포(dendritic cell), 자연살해세포(natural killer cell), T세포 등을 이용해 체내 면역반응을 활성화하여 치료하는 방법이다. 면역세포가 면역기능을 강화해 우리 몸의 자연치유력을 높이는 치료법으로 암 저항력의 중심인 면역세포를 채취해 강력하게 배양, 활성화시킨 후 다시 체내에 되돌려 암을 공격하는 원리이다.

면역항암 세포 치료 방법 중 주목받는 기술이 `키메릭 항원 수용체' 또는 `CAR(Chimeric Antigen Receptor)'이다. 유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료법이다. CAR-T 세포 치료는 높은 치료 효과로 큰 주목을 받으며 차세대 암 치료제로 급부상하고 있다. 그러나 우리나라에서는 아직 진행 중인 임상 시험이 전무한 실정이다. CAR-T 기술을 이용한 암 치료 방법들이 속속 개발되고 있지만, CAR-T 세포에 대한 세포‧분자 생물학적 메커니즘은 아직 많은 부분이 알려지지 않았다.

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). (사진=KAIST 제공)

KAIST 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀의 기술은 CAR-T 세포의 면역 시냅스 즉 IS(immunological synapse)'를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술이다. 3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해, 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 CAR-T 세포와 표적 암세포 간의 상호작용을 고속, 고해상도로 실시간 측정한다. 이렇게 측정된 3D 세포 영상을 인공지능 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 이용해 분석, 3차원 공간에서 정확하게 IS 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술인 것이다.

박용근 교수는 “ 개발된 기술을 활용해 빠른 CAR-T 면역항암 세포의 메커니즘을 추적하여 IS의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 홀로그래픽 영상으로 질량처럼 파악할 수 있다”라면서 “3차원 IS 정보가 새로운 표적 항암 치료제의 초기 연구에 필요한 정량적 지표를 제공할 것이다”라고 기대했다.

이근영 기자 geunyunglee@gmail.com

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