시험관 아무리 해도 임신 안됐는데…AI 이용해 성공?

20년 불임 부부, AI를 이용한 시술로 임신에 성공

AI가 정자를 채취하면, 그 작은 정액 조각은 별도의 세관으로 이동해 수집된다. 이렇게 분리된 소수의 정자는 보관, 냉동 또는 난자 수정에 사용될 수 있다. [사진= 게티이미지뱅크]

미국 컬럼비아대 생식 센터의 의사들은 거의 20년 동안 가족을 꾸리려고 노력해 온 부부에게 새로운 인공지능(AI) 시스템을 사용해 첫 임신을 선사했다.

미국 주간지 '타임'에 따르면 이번 임신은 센터 소장인 제브 윌리엄스 박사가 이끄는 연구진이 개발한 무정자증(사정액에서 정자가 검출되지 않는 현상)을 해결하는 기술 덕분에 가능했다. 미국 불임의 약 40%는 남성 요인에 의한 것이며, 그중 약 10%는 무정자증이다.

최근까지 기증자의 정자를 이용하는 것 외에는 난자 수정에 필요한 정자 부족을 해결할 방법이 거의 없었다. 윌리암스 박사는 "무정자증 남성의 정자 샘플은 육안으로는 정상으로 보일 수 있지만, 현미경 검사 결과는 다르다"고 말했다. 이 때문에 고도로 훈련된 기술자들조차 샘플에서 정자를 거의 발견하지 못하며, 다른 이물질로 가득 찬 샘플도 적지 않다. 윌리엄스 박사는 "정자는 신체에서 가장 작은 세포라는 점을 고려하면, 최고의 불임 전문의조차도 무정자증 샘플에서 정자를 거의 발견하지 못하는 것은 놀라운 일이 아니다"라고 말했다.

이 문제를 해결한 것이 AI다. 연구진은 5년 동안 정자를 감지하는 AI 알고리즘과 플라스틱 칩 위의 작은 세관(tubule)을 통해 정액 샘플을 통과시키는 유체 칩을 결합한 시스템을 개발했다. AI가 정자를 채취하면, 그 작은 정액 조각은 별도의 세관으로 이동해 수집된다. 이렇게 분리된 소수의 정자는 보관, 냉동 또는 난자 수정에 사용될 수 있다.

STAR(정자 추적 및 복구)라고 불리는 이 시스템은 천체물리학자들이 AI를 활용해 새로운 별과 행성을 탐지하는 데 사용하는 유사한 접근 방식에서 영감을 받았다. 윌리엄스 박사는 "수십억 개의 별로 가득 찬 하늘을 들여다보며 새로운 별이나 별의 탄생을 찾을 수 있다면, 어쩌면 우리도 같은 접근 방식을 사용하여 수십억 개의 세포를 살펴보고 우리가 찾고 있는 특정 정자를 찾을 수 있을지도 모른다고 생각했다"라며 "STAR는 정말 희귀한 정자를 찾아내도록 훈련됐다"라고 말했다. 그는 "마치 수천 개의 건초더미 속에서 바늘을 찾는 것과 같았지만 STAR는 몇 시간 만에, 그리고 매우 조심스럽게, 난자를 수정하는 데 사용할 수 있는 정자를 회수해 냈다"라고 덧붙였다.

STAR는 특정 특징을 스캔하고 감지하기 위해 개발된 AI 시스템과는 다르다. 정액 샘플에서 발견된 모든 정자를 적극적으로 분리하는 기능을 결합하기 때문이다. 이 시스템은 약 한 시간 안에 800만 개의 이미지를 스캔할 수 있다.

윌리엄스 박사는 "STAR가 특정 형태의 불임을 치료하는 강력한 도구가 될 수 있다고 확신한다"라며 "배아학자들이 이틀 동안 분석했지만 정자가 발견되지 않은 샘플 중 하나에서 STAR는 한 시간 만에 44개를 발견했다"라고 말했다.

STAR를 이용해 최초로 임신에 성공한 부부는 거의 19년 동안 15번의 시험관 수정을 시도했다. 부부는 지역 사회 단체를 통해 윌리엄스 연구진을 소개받았다. 연구진은 임신 가능성을 높이기 위해 STAR를 이용해 채취한 정자를 동결했다.

박주현 기자 (sabina@kormedi.com)