가톨릭대학교 혈액병원 다발골수종 연구 클러스터와 미국 실리콘밸리 인공지능 의료기술 접목
가톨릭대학교 서울성모병원 혈액내과 민창기(공동교신저자)·박성수(공동1저자) 교수팀은 홍익대학교 화학공학과 구자민(공동교신저자, 임프리메드코리아 이사) 교수팀과 함께 특정 약에 치료 반응이 좋은 환자를 미리 알아내, 효과는 극대화 하고 비용과 부작용을 줄이는 인공지능 기술을 개발하였다.
이번 기술은 서울대학교와 국제 다발골수종 연구재단의 192명 다발골수종 빅데이터로 검증하여 신뢰성을 높였다. 의료용 인공지능 기술이 국내는 물론 해외에서도 영상이나 병리적인 진단기술에만 국한되고 있는 현실에서, 최적 치료법 선별을 지원하는 기술 개발은 매우 고무적인 성과이다.
가톨릭대학교 혈액병원 다발골수종 연구 클러스터는 다발골수종 환자 1,359명 중 새로운 항암 표적제 치료를 받은 514명을 최종 선별하여 빅데이터를 구축하였다. 연구 클러스터에는 은평성모병원 신승환· 인천성모병원 양승아· 여의도성모병원 전영우 교수팀이 참여하였다.
빅데이터에서 보르테조밉-멜팔란-프레드니솔론으로 구성된 치료와 레날리도마이드-덱사메타손으로 구성된 치료 가운데 환자에게 개별 최적치료를 제공할 수 있는 인공지능 기술을 개발하였다. 실제 치료를 받은 환자의 데이터를 후향적으로 분석한 결과 인공지능 기술은 전체 환자의 생존결과의 비교, 반응률의 비교의 순차적인 유효지표를 예측하는 모델을 적용하여 약 39%의 환자는 치료 효과를 더 강화할 수 있는 치료법을 선택할 수 있음을 예측하였다.
개발한 인공지능 기술은 각 환자의 전체생존과 반응률 뿐만 아니라 소요되는 치료비용까지 예측 및 분석함으로써 최적의 치료법 선별을 지원할 수 있도록 하였다.
연구를 주도한 혈액내과 박성수 교수는 "그 동안은 환자에게 최적의 치료제를 적용할 때 각 전문의의 진료 역량에만 의존하였지만, 빅데이터를 활용 환자별 맞춤형 치료를 제공하는 인공지능 기술이 또 하나의 AI 전문의로 진료를 보조하여, 환자에게 더욱 정확하고 신속하게 치료받을 있고, 이번 연구가 다양한 항암제로 확대되어 개별 약제에 대한 반응성 또는 불응성을 미리 예측하게 되면 고비용 신약들을 보다 효과적이고 안정적으로 사용할 수 있을 것“ 이라고 말했다.
민창기 교수는 “기존의 단편일률적인 치료 선택에서 벗어나 환자 자신에 맞춤식 데이터로부터 결론을 제공할 수 있는 인공지능 치료 선택 모델로, 향후 다발골수종 뿐만 아닌 보다 다양한 혈액암 치료선택이 필요 시 인공지능 기술의 보조를 받을 수 있도록 후속 연구를 진행하고 있으며, 새로운 항암제 연구를 추가하여 최신의 치료법에도 적용할 것”이라며 향후 연구 계획을 밝혔다.
인공지능 기술을 개발한 구자민 교수는 "국내외적으로 의료용 인공지능 기술이 진단의 정확도를 높이는 기술에만 치중 되어 왔으나, 우리의 기술은 최적의 치료법 선별을 지원한다는 점에서 한 차원 높은 기술이며, 이번 연구를 통해 국내 혈액암 데이터 최대 기관인 가톨릭대학교 혈액병원과 국외의 공개 빅데이터를 연계할 수 있는 시스템을 갖추어, 이를 활용해 보다 선도적인 기술을 만들어 나갈 것"이라고 밝혔다.
의료데이터중심병원 및 암정복추진 연구개발사업의 정부 지원을 받은 이번 연구 결과는 저명 국제학술지 ‘네이처(Nature)’의 자매지 '정밀 종양학 (Precision Oncology)‘ (impact factor=10.1) 5월호에 게재되었다.
한편 서울성모병원은 환자의 임상데이터를 활용한 다양한 인공지능 의료 기술을 개발하기 위해, 미국 실리콘밸리 및 국내에서 효과적인 항암제 조합 분석 서비스를 제공하는 임프리메드 관계사 임프리메드코리와 2021년 12월 업무협약(MOU)을 맺었고, 이번이 첫 번째 거시적인 성과이다. 환자의 임상데이터와 보건의료 빅데이터를 결합한 개인별 의료빅데이터를 머신러닝(machine learning) 기반으로 개인별 치료제 효능 및 예후예측을 하는 인공지능 분석법은 특허 출허도 완료하였다.
김지예 기자
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