KAIST 연구진, 암세포 약물반응 예측 ‘그레이박스’ 기술 개발

AI와 시스템생물학 융합…환자 맞춤형 치료전략 도움 기대

그레이박스 기술의 개념 구조. (KAIST 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 암세포 약물반응을 예측하는 ‘그레이박스’ 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 인공지능(AI)과 시스템생물학을 융합해 암세포의 약물 반응 예측 및 메커니즘 분석을 동시에 이룰 수 있는 새로운 개념의 ‘그레이박스’ 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 높은 예측 성능을 보이지만 그 근거를 알 수 없어 블랙박스로 불리는 딥러닝과 복잡한 대규모 모델의 경우 예측 성능의 한계를 지니지만 예측 결과에 대한 상세한 근거를 제시할 수 있어서 화이트박스로 불리는 시스템생물학 기술을 융합, 두 기술의 한계를 동시에 극복할 수 있는 소위 ‘그레이박스’ 기술을 착안했다.

연구팀은 트라메티닙, 아파티닙, 팔보시클립 세 개의 표적항암제 및 대장암, 유방암, 위암 세 개의 암종에 대한 그레이박스 모델을 구축했다.

이 모델은 암세포주들이 실제로는 서로 다른 약물 반응을 보일 수 있다는 것을 정확히 예측했다.

이는 학습에 의한 시뮬레이션 모델 최적화를 통해 블랙박스 모델인 인공지능 기술의 높은 예측력과 화이트박스 모델인 시스템생물학 기술의 해석력을 동시에 달성한 새로운 약물 반응 예측 기술 개발이어서 의미가 크다.

특히 발생 원인이 이질적이고 복잡한 네트워크 질환인 암에 대해 범용적으로 활용 가능한 약물 반응 예측 원천기술이므로 향후 기술 고도화를 통해 다양한 종류의 암종 및 환자 맞춤형 치료 전략 제시에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

조광현 KAIST 바이오및뇌공학과 교수. /뉴스1

조광현 교수는 "인공지능 기술의 높은 예측력과 시스템생물학 기술의 우수한 해석력을 동시에 갖춘 새로운 융합원천기술로 향후 고도화를 통해 신약 개발 산업의 활용이 기대된다"고 말했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 김윤성·한영현 박사 등이 참여한 이번 연구 결과는 국제저널 '셀 리포트 메소드'에 지난달 20일 표지논문으로 실렸다.

memory4444444@news1.kr