AI, 암 줄기세포 '정밀 재프로그래밍'으로 50% 재발률 감소 시킨다¶
원제목: Precision Reprogramming: How AI Tricks Cancer's Toughest Cells - UC San Diego Today
핵심 요약
- AI를 활용해 암 줄기세포를 정상 세포처럼 되돌려 스스로 사멸하게 만드는 새로운 치료법이 개발되었음.
- 이 기술은 기존 치료법의 한계를 극복하고 암 재발 및 사망 위험을 50%까지 낮출 잠재력을 가지고 있음.
- 인간 기반의 실험 방법론을 사용하여 동물 실험의 한계를 넘어 신약 개발 효율성을 높였음.
상세 내용¶
UC 샌디에이고 연구진이 암의 확산, 재발, 치료 저항성을 유발하는 암 줄기세포를 파괴하는 혁신적인 접근법을 개발했습니다. 이 새로운 방법은 인공지능(AI)을 활용하여 암 줄기세포를 재프로그래밍함으로써 스스로 사멸하도록 유도하는 치료법을 식별했습니다. 특히 이 접근법은 암세포만을 표적으로 삼고 주변 건강한 조직에는 영향을 미치지 않아, 기존 치료법보다 안전하고 정밀한 대안이 될 것으로 기대됩니다.
연구팀은 암 줄기세포의 '변신 능력'을 극복하기 위해 'CANDiT(Cancer Associated Nodes for Differentiation Targeting)'라는 머신러닝 도구를 개발했습니다. 이 도구는 특정 종양의 고유한 유전 정보를 기반으로 새로운 치료 표적을 식별합니다. 건강한 세포에는 필요하지만 공격적인 암에는 결핍된 핵심 유전자를 시작점으로 하여, 이 유전자와 관련된 유전자 네트워크를 분석함으로써 세포를 건강한 상태로 되돌릴 수 있는 치료 표적을 제안합니다.
연구진은 대장암에서 중요한 CDX2 유전자를 시작점으로 CANDiT를 사용하여 4,600개 이상의 다양한 인간 종양 유전체를 신속하게 스캔했습니다. 그 결과, 이전에는 예상치 못했던 새로운 치료 표적, 즉 세포의 스트레스 반응을 돕는 PRKAB1이라는 단백질을 발견했습니다. 이 단백질을 활성화하는 기존 약물을 사용함으로써, 연구진은 대장암 줄기세포에서 CDX2 유전자의 기능을 복원하는 데 성공했습니다.
이 치료 후, 암 줄기세포는 정상적인 건강 세포처럼 행동하기 시작했지만, 놀랍게도 그들은 스스로 사멸을 선택했습니다. 연구진은 암 줄기세포가 더 이상 암으로서의 정체성을 유지할 수 없었기 때문에 이러한 결과가 나타난 것으로 보고 있습니다. 이는 단순히 암세포를 비활성화하는 것을 넘어, 근본적으로 암세포의 존재 이유 자체를 제거하는 방식으로 작동할 가능성을 시사합니다.
이 접근법의 임상적 잠재력을 보여주기 위해, 연구진은 UC 샌디에이고의 HUMANOID™ 센터를 활용하여 환자 유래 오가노이드(organoid), 즉 인체 종양을 실험실에서 작게 배양한 복제본에서 약물 실험을 성공적으로 수행했습니다. 이러한 오가노이드는 실제 암의 구조, 행동, 생물학적 특성을 충실히 보존하여 연구자들이 안전하고 효과적으로 치료법을 테스트할 수 있게 합니다. 동물 실험에서 성공한 많은 치료법이 인간에게서는 실패하는 경우가 많은데, 오가노이드 실험은 이러한 과정을 간소화하여 신약 개발에 걸리는 시간을 크게 단축시킬 수 있습니다. 이는 마치 접시 위에서 임상 시험을 하는 것과 같아, 수년이 걸릴 과정을 수개월로 압축할 수 있다고 연구진은 설명했습니다.
편집자 노트¶
UC 샌디에이고 연구진이 개발한 AI 기반 암 줄기세포 재프로그래밍 기술은 암 치료의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 진전을 보여줍니다. 암 줄기세포는 기존 항암 치료에 잘 반응하지 않고 암의 재발과 전이를 주도하는 주범으로 알려져 있어, 이들을 효과적으로 공략하는 것이 암 정복의 핵심 과제였습니다. 이번 연구는 AI를 통해 암 줄기세포의 유전적 특성을 파악하고, 이들을 정상 세포처럼 행동하게 만들어 스스로 사멸하도록 유도하는 '정밀 재프로그래밍'이라는 매우 흥미로운 방식을 제시합니다.
특히 주목할 점은 이 기술이 단순한 암세포 사멸을 넘어, 암세포가 자신의 '암적 정체성'을 잃었을 때 스스로 소멸을 선택한다는 발견입니다. 이는 암 치료의 근본적인 새로운 방향을 제시하는 것이며, 암이 단순히 제거해야 할 대상이 아니라, 특정 조건 하에서는 스스로 소멸할 수 있는 생물학적 프로세스로 이해될 수 있음을 시사합니다. 또한, 동물 실험을 건너뛰고 인간 유래 오가노이드 모델을 사용하여 신약 개발의 효율성과 정확성을 높였다는 점도 높이 평가할 만합니다. 이는 앞으로 더 빠르고 안전한 신약 개발로 이어져 환자들에게 실질적인 혜택을 제공할 가능성이 큽니다.