소변검사 통한 암 진단, AI로 정확도 높여
소변검사 통한 암 진단, AI로 정확도 높여
  • 함예솔
  • 승인 2020.12.28 18:40
  • 조회수 525
  • 댓글 0
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전립선암은 남성 암 중 가장 많이 발생하는 암 중 하나입니다. 기존에는 혈액검사를 통해 일차적인 전립선암 여부를 판별하고 있습니다. 하지만 진단의 정확도가 30%에 불과해 많은 환자들이 혈액검사 후 침습적인 조직검사를 받아야 하고, 그에 따른 출혈과 고통 등의 부작용을 겪고 있습니다.   

의료 인공지능, 앞으로의 방향은? 출처: AdobeStock
인공지능으로 소변검사를 통한 암 진단 정확도 높여. 출처: AdobeStock

한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 이관희 박사팀이 서울아산병원 정인갑 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 소변에서 전립선암을 단 20분 만에 100%에 가까운 정확도로 진단하는 기술을 개발했다고 밝혔습니다. 연구팀은 초고감도 전기신호 기반 바이오센서에 스마트 인공지능 분석법을 도입해 기술 개발에 성공했습니다. 해당 연구는 <ACS Nano>에 게재됐습니다. 

 

소변검사로 암 진단한다 

반도체 기반의 초고감도 바이오센서를 활용하여 환자 소변에서 극미량의 암인자들을 검출하고, 여기서 발생하는 검출 신호의 패턴을 얻어냄. 출처: KIST
반도체 기반의 초고감도 바이오센서를 활용하여 환자 소변에서 극미량의 암인자들을 검출하고, 여기서 발생하는 검출 신호의 패턴을 얻어냄. 출처: KIST

소변을 활용한 진단검사는 환자 편의성이 뛰어나고 침습적인 조직검사가 필요하지 않아 부작용이나 환자의 고통 없이 암을 진단 할 수 있습니다. 하지만 소변에는  암 인자의 농도가 낮기 때문에 소변 기반의 바이오센서는 그동안 정밀진단보다는 위험군을 분류하는 데 활용되어 왔습니다.

암인자들의 복잡한 신호 패턴을 다수 확보하여 인공지능 분석법을 활용해 암과 정상을 100% 가까운 수치로 정밀 진단하는 데 성공함. 출처: KIST
암인자들의 복잡한 신호 패턴을 다수 확보하여 인공지능 분석법을 활용해 암과 정상을 100% 가까운 수치로 정밀 진단하는 데 성공함. 출처: KIST

KIST 이관희 박사팀은 그동안 전기신호 기반의 초고감도 바이오센서를 활용하여 소변에서 질병을 진단하는 기술을 개발해왔습니다. 암 진단과 관련해 단일한 암 인자로는 진단 정확도를 90% 이상으로 끌어올리는 데는 한계가 있었습니다. 연구진은 이 문제를 극복하기 위해 한 종류의 암 인자가 아닌 서로 다른 여러 종의 암 인자를 동시에 활용해 진단 정확도를 획기적으로 높이는 데 성공했습니다.

  • 암인자 

정상적인 생물학적 과정, 질병 진행 상황, 치료방법에 대한 약물의 반응성을 객관적으로 측정하고 평가할 수 있는 암 관련 생물학적 지표이다

  • 전립선 특이항원(PSA) 

전립선암의 선별 검사를 위해 지표로 사용되는 전립선 특이항원(암인자)입니다.

연구진이 개발한 초 고감도 바이오 센서 실물 사진. 출처: KIST
연구진이 개발한 초 고감도 바이오 센서 실물 사진. 출처: KIST

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 개발했습니다. 이 센서를 통해 얻은 네 가지 암 인자와 전립선암 사이의 상관관계를 인공지능에게 기계학습 시키고, 얻어진 검출 신호들의 복잡한 패턴에 따라 암 여부를 진단할 수 있는 알고리즘을 개발해냈습니다. 이 인공지능 분석법을 활용하여 전립선암을 진단한 결과, 76개의 소변 표본에서 전립선암 환자를 95.5%로 진단했습니다. 연구진은 향후 임상을 확대하여 더욱 많은 환자 정보를 학습시켜 진단 알고리즘의 정확성을 높일 계획이라고 밝혔습니다.

  

정인갑 교수. 출처: KIST
정인갑 교수. 출처: KIST

 

 

 

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"라고 말했습니다. 한편, KIST 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 전망했습니다.

 

 

 


##참고자료##

 


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