유선용 교수팀, 교원창업 기업과 협력… 국제 저명 학술지 게재
전남대학교는 교원창업 기업과 연구진이 협력해 암 환자마다 다른 약물 반응을 인공지능(AI)으로 예측하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
유선용 공과대 교수 연구팀과 교원창업 기업 마틸로에이아이는 '약물로 인한 전사 반응을 정밀 예측하는 AI 기술'을 개발했다.
이번 연구로 환자별로 가장 효과적인 치료제를 미리 찾아낼 수 있는 가능성이 열리면서, 개인 맞춤 암 치료 시대를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
해당 연구는 특정 약물이 세포에 처리됐을 때 나타나는 유전자 발현 변화를 AI로 예측하는 기술이다. 연구팀은 변분 오토인코더(VAE)와 확산 모델(Diffusion Model)을 결합한 '잠재 확산 모델'(Latent Diffusion Model) 기반 프레임워크를 제안했다.
이를 통해 세포주, 약물 구조, 처리 농도, 처리 시간 등 다양한 조건을 동시에 반영하면서, 기존에 관측되지 않은 약물 및 세포 조합에 대해서도 안정적인 예측 성능을 확보했다.
기존 최고 성능 모델(SOTA) 대비 피어슨 상관계수 기준 약 7% 향상된 성능을 보였으며 연산 비용은 300배 이상 절감했다. 또한 생성된 유전자 발현 데이터가 실제 생물학적 특성을 충실히 반영하고 있음을 실험적으로 검증했다.
약물 유도 전사 반응 예측 기술은 모든 약물-세포 조합을 실험으로 확인하기 어려운 신약 개발 과정에서 가상 스크리닝과 약물 재창출을 가능하게 하는 핵심 기반 기술로 평가된다. 특히 암 치료제 개발 분야에서 세포 유형별 약물 반응의 개인차를 예측할 수 있어 정밀의료 구현에 직접 활용이 가능하다.
유 교수는 "이번 연구는 유전체 데이터와 생성형 AI를 결합해 약물 반응을 정밀하게 예측할 수 있음을 국제적으로 입증한 성과다"며 "전남대학교와 ㈜마틸로에이아이가 참여 중인 'K-HOPE: 한국인 암 특화 디지털 스마트 임상시험 플랫폼 구축' 과제와 연계해, 향후 한국인 환자 데이터를 기반으로 한 AI 신약 개발 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다"고 말했다.
이번 연구는 김채원 지능전자컴퓨터공학과 연구원이 수행했으며, 연구 결과는 SCI 국제학술지 Bioinformatics(Impact Factor 5.4, JCR 상위 8.7%)에 게재 승인됐다. 연구는 보건복지부 재원으로 한국보건산업진흥원이 지원하는 보건의료기술연구개발사업을 통해 수행됐다.