한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 박용근(물리학과), 김찬혁(생명과학과) 교수팀이 면역항암 세포의 활동을 정밀하게 측정·분석하는 새로운 3차원 인공지능(AI) 분석기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
체내에서 면역세포를 추출해, 면역 능력을 강화시키고 다시 주입해 암을 치료하는 방식을 '입양전달 면역세포 치료'라고 부른다. 면역세포 치료법 가운데 가장 큰 주목을 받는다. '키메릭 항원 수용체'나 'CAR(Chimeric Antigen Receptor)'라고도 불린다. T세포 등을 변형시켜 암세포와의 반응을 유도, 사멸시키는 치료법이다.
특히 CAR-T세포 치료는 높은 치료 효과를 보여 차세대 암 치료제로 급부상하고 있다. 그러나 아직 우리나라에서는 진행 중인 관련 임상 시험이 전무한 실정이다. CAR-T세포의 세포분자 생물학적 메커니즘은 아직 많은 부분이 알려지지 않았다. 특히, CAR-T세포는 표적 암세포와 결합한 후 '면역 시냅스(IS)'를 형성해 암세포의 사멸을 유도하는데, 구체적인 내용을 파악하기 어려웠다.
KAIST 연구팀은 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 측정하고, 기존 관찰하기 어려웠던 CAR-T와 암세포 간 IS를 고해상도로 실시간 측정했다. 이렇게 측정한 3D 세포 영상을 AI 신경망(CNN)을 이용해 분석하고, 3D 공간에서 IS 정보를 정량 추출할 수 있는 기술을 자체 개발했다.
공연구팀은 이 기술을 활용해 빠른 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적할 수 있었을 뿐만 아니라, IS의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 확인했다.
연구에는 KAIST 기술을 바탕으로 창업한 2개 기업이 참여했다. 토모큐브의 현미경 장비로 면역세포를 측정했고, 이곳 AI 연구팀이 알고리즘 개발에 참여했다. 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업인 큐로셀도 연구에 참여했다.
한편 이번 연구에는 KAIST 물리학과 소속 이무성 박사과정 학생, 생명과학과 이영호 박사, 물리학과 송진엽 학부생(현 MIT 물리학과 박사과정)이 공동 제1 저자로 참여했다. 연구는 `이라이프(eLife)' 지난해 12월 17일 자 온라인판으로 공개됐다. 지난 21일 자에 공식 게재됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
