AI기술로 ‘18년 난임’남편 정자 추적… 체외수정의 혁신 ‘STAR’[Science]

극소량 정자 찾아 손상없이 분리
정소 절개수술 없이 샘플로 가능

게티이미지뱅크

인간이 일하는 방식을 완전히 바꿔놓고 있다고 평가받는 인공지능(AI) 기술은 체외수정(IVF)에도 접목되며 또 다른 혁신을 만들어내고 있다. AI 기술을 이용해 정액 샘플에서 극소량의 정자를 찾아내 주는 ‘STAR’(Sperm Tracking and Recovery) 시스템이 그 주인공이다.

미국 컬럼비아대 난임센터가 개발한 STAR 시스템은 18년 동안이나 임신을 시도하며 어려움을 겪던 한 부부가 이 시스템으로 최근 임신에 성공하면서 주목받고 있다. CNN 등 외신에 따르면 이 부부는 그간 세계 각국의 난임 클리닉을 방문해 IVF 시술을 시도했지만 번번이 실패했다. 남편의 정액에 정자가 거의 검출되지 않는 무정자증이기 때문이었다. 일반적인 남성 정액엔 수억 개의 정자가 들어있지만, 무정자증 남성의 정액은 전문가가 현미경으로 몇 시간 동안 들여다봐도 정자 세포를 찾아내기 어렵다.

이들에게 새로운 희망이 되어준 것은 컬럼비아대 난임센터가 AI 기술을 도입해 개발한 STAR 시스템이었다. 난임센터는 남편의 정액 샘플에서 사람의 눈에 보이지 않던 정자 3마리를 발견, 아내의 난자에 주입했다. 아내가 건강하게 임신에 성공하면서 부부는 오는 12월 출산을 앞뒀다. STAR 시스템을 이용한 첫 번째 임신 성공 사례다.

STAR 시스템은 정액 샘플을 특수 설계된 칩에 올려놓고, 고속 카메라와 고해상도 현미경을 이용해 1시간에 800만 장 이상의 이미지를 촬영하며 정자를 찾는다. AI가 학습된 이미지를 바탕으로 정자로 추정되는 세포를 인식하면, 이를 손상 없이 살아 있는 채로 분리해낸다.

시스템 개발을 주도한 제브 윌리엄스 컬럼비아대 난임센터장은 “숙련된 기술자가 이틀 동안 정자를 찾아도 실패한 정액 샘플에서 AI는 1시간 만에 44마리를 찾아냈다”며 “정자 1∼2마리만 존재하는 정액에서도 AI가 살아 있는 정자를 찾아내는 것은 말 그대로 게임 체인저”라고 강조했다.

그간 무정자증 환자가 임신하기 위해서는 정소(고환)를 절개하고 조직을 분리해 정자를 찾는 수술을 해야 했지만, STAR 기술은 정액 샘플 분석만으로 임신 성공의 길을 열어준다는 점에서 획기적인 대안으로 평가된다. 이 시스템으로 정자를 찾고 동결하는 비용은 약 3000달러(417만 원) 수준으로, 현재까지는 컬럼비아대 난임센터에서만 가능하지만 연구팀은 추후 다른 기관에도 기술을 공유할 예정이다.

조재연 기자