전립선암 정확히 찾아낸다…AI 활용한 소변 검사로 100% 가까운 진단기술 개발
KIST, 전립선암 인자 AI로 분석해 고정밀 암 진단 성공
소변 활용한 다른 암 종의 정밀진단에 활용 가능
강하늘
승인
2020.12.26 12:35 | 최종 수정 2022.02.10 07:53
의견
0
전립선암은 남성의 암 중 가장 많이 발생하는 암 중 하나다. 혈액 검사로 1차적인 전립선암 여부를 판별하고 있다. 하지만 진단의 정확도가 30%에 불과해 많은 환자가 혈액 검사 후 침습적인 조직검사를 받아야 하고, 그에 따른 출혈과 고통 등의 부작용을 겪고 있다.
한국과학기술연구원(KIST)은 "생체재료연구센터 이관희 박사팀이 서울아산병원 정인갑 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 소변에서 전립선암을 20분 만에 100%에 가까운 정확도로 진단하는 기술을 개발했다"고 밝혔다.
연구팀은 초고감도 전기신호 기반 바이오센서에 스마트 인공지능 분석법을 도입해 기술 개발에 성공했다.
|
KIST 이관희 박사(오른쪽)와 김호준 박사가 초고감도 바이오센서를 이용, 소변 샘플로 전립선암을 진단하고 있다. |
소변을 활용한 진단검사는 환자 편의성이 뛰어나고 침습적인 조직검사가 필요하지 않아 부작용이나 환자의 고통 없이 암을 진단할 수 있다. 하지만 소변에는 암 인자의 농도가 낮기 때문에 소변 기반의 바이오센서는 그동안 정밀진단보다는 위험군을 분류하는 데 활용돼 왔다.
이관희 박사팀은 그동안 전기신호 기반의 초고감도 바이오센서를 활용해 소변에서 질병을 진단하는 기술을 개발해왔다. 하지만 단일한 암 인자로는 진단 정확도를 90% 이상으로 끌어올리는 데는 한계가 있었다. 연구진은 이 문제를 극복하기 위해 한 종류의 암 인자가 아닌 서로 다른 여러 종의 암 인자를 동시에 활용해 진단 정확도를 획기적으로 높이는 데 성공했다.
연구진은 전립선암 진단을 위해 기존의 ‘전립선 특이항원(PSA)’ 기반 검출의 문제점을 개선하기 위해 소변에서 극미량의 네 가지 암 인자들을 동시에 측정할 수 있는 초고감도 반도체 센서 시스템을 개발했다. 이 센서를 통해 얻은 4가지 암 인자와 전립선암 사이의 상관관계를 인공지능에게 기계학습 시키고, 얻어진 검출 신호들의 복잡한 패턴에 따라 암 여부를 진단할 수 있는 알고리즘을 개발해 냈다.
이 인공지능 분석법을 활용해 전립선암을 진단한 결과, 76개의 소변 표본에서 전립선암 환자를 95.5%로 진단했다. 연구진은 "향후 임상을 확대해 더 많은 환자 정보를 학습시켜 진단 알고리즘의 정확성을 높일 계획"이라고 밝혔다.
KIST와 공동 연구를 진행한 서울아산병원 정인갑 교수는 “수술이나 치료가 필요한 환자를 소변을 활용해 높은 정확도로 선별함으로써 불필요한 조직검사와 치료를 최소화하여 의료비 및 의료진의 피로도를 획기적으로 줄일 수 있다”고 말했다.
한편 이관희 박사는 “소변만으로 100%에 가깝게 전립선암을 신속히 진단할 수 있는 스마트 바이오센서의 개발은 소변을 활용한 다른 암 종의 정밀 진단에 활용될 수 있을 것”이라고 전망했다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업, 범부처(과학기술정보통신부, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처) 전주기 의료기기연구개발사업단의 지원을 받아 진행됐다. 연구 결과는 나노분야 권위지인 ‘ACS Nano’(IF: 14.588, JCR 분야 상위 5.255%) 최신 호에 실렸다.
저작권자 ⓒ 플랫폼뉴스, 무단 전재 및 재배포 금지