[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = KAIST는 물리학과 박용근 교수와 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀이 면역항암 세포의 활동을 정밀하게 측정·분석할 수 있는 새로운 3차원 인공지능 분석기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

'입양전달 면역세포 치료'는 체내에서 면역세포를 추출한 후 외부에서 면역 능력을 강화시키고 다시 환자에게 주입해 암을 치료하는 방식이다.

'키메릭 항원 수용체' 또는 'CAR(Chimeric Antigen Receptor)'라고 불리는 이 기술은 유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료 방법으로 면역세포 치료 방법 중 주목받고 있다.

KAIST 연구진이 개발한 기술이 적용된 3D 영상[사진=카이스트] 2021.01.28 memory4444444@newspim.com

CAR-T세포 치료는 높은 치료 효과로 큰 주목을 받으며 차세대 암 치료제로 급부상하고 있다.

연구팀은 CAR-T세포의 면역 시냅스(IS)를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

연구팀은 3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 CAR-T세포와 표적 암세포 간의 상호작용을 고속으로 측정하고 기존에 관찰하기 어려운 CAR-T와 암세포 간의 IS를 고해상도로 실시간 측정했다.

또 측정한 3D 세포 영상을 인공지능 신경망(CNN)을 이용해 분석, 3차원 공간에서 정확하게 IS 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 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.

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

왼쪽 위부터 시계방향으로 KAIST 물리학과 박용근 교수, 생명과학과 김찬혁 교수, 생명과학과 이영호 박사, 물리학과 이무성 박사과정 학생[사진=카이스트] 2021.01.28 memory4444444@newspim.com

이번 연구에는 KAIST 기술을 바탕으로 창업한 두 기업이 공동으로 참여했다. 3차원 홀로그래픽 현미경을 상업화한 토모큐브사의 현미경 장비를 이용해 면역세포가 측정됐고 토모큐브 社의 인공지능 연구팀이 알고리즘 개발에 참여했다.

여기에 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업인 ㈜큐로셀이 이번 연구에 공동 참여해 위의 결과를 낼 수 있었다.

이번 연구는 한국연구재단 리더연구사업, 바이오·의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, KAIST Up program의 지원을 받아 수행됐다.

연구성과는 국제적으로 권위 있는 생물학술지 '이라이프(eLife)' 온라인 판에 최근 실렸다.

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