전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
홈 경제 과학기술

속보

더보기

쪽집게 항암 치료 가능해진다…기초연, AI 활용해 항암 효과 낮추는 세포 성질 확인

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

밀도 물리 정보화 신경망 모델 개발
약물·화학요법으로 치료효과 향상

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 수십년의 연구 대신 수시간내 치료에 필요한 핵심 정보만 알아내 항암 치료를 할 수 있는 전략을 국내 연구진이 제시했다.

기초과학연구원(IBS) 수리 및 계산 과학 연구단 의생명 수학 그룹 김재경 CI(Chief Investigator, KAIST 수리과학과 교수) 연구팀은 인공지능(AI)을 이용해 동일 외부 자극에 개별 세포마다 반응하는 정도가 다른 '세포 간 이질성'의 근본적인 원인을 찾아내고 이질성을 최소화할 수 있는 전략을 제시했다.

우리 몸속 세포는 약물, 삼투압 변화 등 다양한 외부 자극에 반응하는 신호 전달 체계(signaling pathway)로 구성된다. 신호 전달 체계는 세포가 외부 환경과 상호작용하며 생존하는 데 핵심적인 역할을 한다.

기계학습방법론(Density-PINNs)을 통한 세포 간 이질성 원인 규명 구상도 [자료=기초과학연구원] 2024.01.17 biggerthanseoul@newspim.com

세포의 신호 전달 체계는 노벨생리의학상의 단골 주제일 정도로 중요하지만, 규명을 위해서는 수십 년에 걸친 연구가 필요하다. 

신호 전달 체계는 세포 간 이질성에도 영향을 미친다. 세포 간 이질성은 똑같은 유전자를 가진 세포들이 동일 외부 자극에 다르게 반응하는 정도를 뜻한다.

하지만 복잡한 신호 전달 체계의 전 과정을 직접 관측하는 일이 현재 기술로는 어려워 지금까지는 신호 전달 체계와 세포 간 이질성의 명확한 연결고리를 알지 못했다.

세포 간 이질성은 질병 치료에 있어 더욱 중요한 고려 요소다. 가령, 항암제를 투여했을 때 세포 간 이질성으로 인해 일부 암세포만 사멸되고, 일부는 살아남는다면 완치가 되지 않는다.

세포 간 이질성의 근본적인 원인을 찾고, 이질성을 최소화할 수 있는 전략을 도출해야 치료 효과를 높인 신약 설계가 가능해진다.

제1저자인 홍혁표 IBS 전(前) 학생연수원(미국 위스콘신 메디슨대 방문조교수)은 "선행 연구(Science Advances, 2022)에서 세포 내 신호 전달 체계를 묘사한 수리 모델을 개발한 바 있다"며 "당시엔 신호 전달 체계의 중간 과정이 한 개의 경로만 있다고 가정해 얻을 수 있는 정보도 한계가 있었으나 이번 연구에서는 AI를 활용해 중간 과정의 비밀까지 풀어냈다"고 설명했다.

연구진은 기계 학습 방법론인 '밀도 물리 정보화 신경망 모델(Density-PINNs)'을 개발해 신호 전달 체계와 세포 간 이질성의 연결고리를 찾아냈다.

세포가 외부 자극에 노출되면 신호 전달 체계를 거쳐 반응 단백질이 생성된다. 시간에 따라 축적된 반응 단백질의 양을 이용하면 신호 전달 소요 시간의 분포를 추론할 수 있다. 이 분포는 신호 전달 체계가 몇 개의 경로로 구성됐는지를 알려준다.

Density-PINNs를 이용하면 쉽게 관측할 수 있는 반응 단백질의 시계열 데이터로부터 직접 관찰하기 어려운 신호 전달 체계에 대한 정보를 추정할 수 있다.

연구진은 실제 대장균의 항생제에 대한 반응 실험 데이터에 Density-PINNs를 적용, 세포 간 이질성의 원인도 찾았다. 신호 전달 체계가 단일 경로로 이뤄진 때(직렬)에 비해 여러 경로로 이뤄졌을 때(병렬)가 세포 간 이질성이 적다는 것을 알아낸 것이다.

제1저자인 조현태 IBS 선임연구원은 "신호 전달 체계가 병렬 구조일 경우 극단적인 신호가 서로 상쇄돼 세포 간 이질성이 적어지는 것으로 보인다"며 "신호 전달 체계가 병렬 구조를 보이도록 약물이나 화학 요법 치료 전략을 세우면 치료 효과를 높일 수 있다는 얘기"라고 말했다.
는 의미"라고 설명했다.

김재경 CI는 "복잡한 세포 신호 전달 체계의 전 과정을 파악하려면 수십 년의 연구가 필요하지만, 우리 연구진이 제시한 방법론은 수 시간 내에 치료에 필요한 핵심 정보만 알아내 치료에 활용할 수 있다"며 "이번 연구를 실제 현장에서 사용되는 약물에 적용해 치료 효과를 개선할 수 있기를 기대한다"고 말했다. 

이번 연구 결과는 지난해 12월 26일 국제학술지 셀(Cell)의 자매지인 '패턴스(Patterns)'에 게재됐다.

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
한화, 김광삼 투수코치·진종길 코치 영입 [서울=뉴스핌] 한지용 기자 = 프로야구 한화 이글스가 김광삼 전 LG 트윈스 투수코치와 진종길 전 NC 다이노스 코치를 영입하며 류지현 신임 감독 체제의 코칭스태프 개편에 나섰다. 한화는 23일 김광삼 코치와 진종길 코치를 새롭게 영입했다고 밝혔다. 두 코치는 오는 30일부터 일본 미야자키에서 진행되는 마무리 훈련에 합류해 선수들을 지도할 예정이다. [서울=뉴스핌] LG 시절의 김광삼 투수코치. [사진=LG 트윈스] 2026.10.23 football1229@newspim.com 김 코치는 류 감독과 LG에서 오랜 기간 호흡을 맞춘 지도자다. 신일고를 졸업한 뒤 1999년 LG에 입단해 2016년까지 선수 생활을 이어갔다. 은퇴 후인 2017년부터 LG에서 지도자 생활을 시작했다. 육성군 재활·투수코치와 2군 투수코치, 1군 불펜코치 등을 거쳐 2024년부터 올해까지 1군 메인 투수코치를 맡았다. 특히 류 감독과는 LG뿐 아니라 야구 국가대표팀에서도 감독과 투수코치로 호흡을 맞췄다. 김 코치는 이번 한화 합류로 선수와 지도자 생활을 통틀어 처음으로 LG가 아닌 구단에서 활동하게 됐다. 진 코치는 한화에서 선수 생활을 마친 인연이 있다. 부산고와 동의대를 졸업한 뒤 2000년 신인 드래프트에서 삼성 라이온즈의 지명을 받았고, 2005년 한화에서 현역 생활을 마무리했다. [서울=뉴스핌] NC 시절의 진종길 코치. [사진=NC 다이노스] 2026.10.23 football1229@newspim.com 2007년 동의대에서 지도자 생활을 시작한 진 코치는 2013년부터 올해까지 NC에서 작전·수비·주루 코치 등을 역임했다. 한화는 앞서 류 감독을 새 사령탑으로 선임한 데 이어 두 코치를 영입하며 2027시즌을 위한 지도 체계 정비에 속도를 내고 있다. football1229@newspim.com 2026-10-23 17:07
사진
[날씨] 태풍 영향 제주·남부 중심 비 [서울=뉴스핌] 고다연 기자 = 토요일인 24일은 태풍 '참피' 북상 영향으로 제주도와 남부지방 중심으로 비가 내릴 전망이다.  23일 기상청에 따르면 오는 24일 중부지방은 구름이 많은 가운데 남부지방과 제주도에는 비가 내리겠다. 비가 내리는 13일 오전 서울 종로구 광화문네거리에서 시민들이 우산을 들고 이동하고 있다. [사진 = 뉴스핌DB] 오는 25일까지 예상 강수량은 광주·전남 20~60mm, 부산·울산·경남 20~60mm, 제주도 50~100mm(많은 곳 산지·중산간 150mm 이상)다. 아침 최저기온은 8~17도로 예상된다. ▲서울 13도 ▲인천 14도 ▲수원 14도 ▲춘천 10도 ▲강릉 13도 ▲청주 14도 ▲대전 13도 ▲전주 13도 ▲광주 14도 ▲대구 14도 ▲부산 17도 ▲울산 16도 ▲제주 19도다. 낮 최고기온은 16~21도로 예측된다. ▲서울 21도 ▲인천 21도 ▲수원 21도 ▲춘천 20도 ▲강릉 20도 ▲청주 20도 ▲대전 19도 ▲전주 26도 ▲광주 19도 ▲대구 19도 ▲부산 19도 ▲울산 19도 ▲제주 22도다. 바다 물결은 서해·남해·동해 앞바다 0.5~1.5m로 일겠다. 에어코리아에 따르면 미세먼지는 전 권역이 '좋음'에서 '보통'으로 예상된다. gdy10@newspim.com 2026-10-23 17:30
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동